骨皮质切开术辅助上颌中切牙可控倾斜移动时相关组织位移及应力的有限元研究

发布时间：2019-05-14 16:59

【摘要】：目的本课题利用microCT扫描获得的右上颌中切牙的三维图像数据,结合Mimics、CATIA、Abaqus等软件试图构建精确的唇倾度为20°的右上颌中切牙-牙周膜-骨松质-骨皮质三维有限元模型,获得唇倾20°的上颌中切牙可控倾斜移动内收时所需的力系统,并运用有限元分析法比较不同类型的骨皮质切开术对唇倾20°的上颌屮切牙在可控倾斜移动内收时牙齿及牙周组织位移及应力的影响,为临床上采用骨皮质切开术辅助上前牙可控倾斜移动时的生.物力学控制提供理论依据。方法(1)本研究以人体新鲜尸体右上颌中切牙及牙槽骨为标本,应用MicroCT扫描获取其影像学信息,导入Mimics 17.0中,依据不同组织灰度值间的差异提取牙齿和牙周膜3D模型,导入Geomagic Studio中光滑平顺,并建立其NURBS曲面模型后导入CATIA V5中,依据上颌中切牙解剖数据平均值绘制其牙槽骨模型,并抽壳建模生成骨松质和骨皮质模型。在CATIA中将建立的四部分模型进行组装,生成包含中切牙-牙周膜-骨松质-骨皮质的装配体,并将其沿Z轴逆时针旋转20°后生成实验模型,保存。(2)将上述建立的实验模型导入CATIA V5中,依据临床上常用的骨皮质切开术式绘制不同类型的骨皮质切开模型。将对照组模型导入Abaqus中,定义材料属性,设置单元类型,划分网格,设定接触关系并施加载荷。F为1N,经过反复尝试,本实验最终确定唇倾20°的右卜颌中切牙获得可控倾斜移动内收时M为-8.18Nmm,M/F值为-8.18。分别对实验组进行相应的设置后运算,观察并记录各组牙齿位移及应力、骨皮质位移、牙周膜应力的变化值。结果(1)利用MicroCT扫描获取的右上颌中切牙的三维图像数据,结合Mimics、CATIA、Abaqus等软件,最终建立了本实验所需的唇倾20°的右上中切牙有限元模型,模型共分为458990个单元和780283个节点。(2)唇倾20°的右上颌中切牙在1N内收力和-8.18Nmm力矩共同构成的力系统下获得可控的倾斜移动。(3)唇倾20°的右上颌中切牙可控内收时,与对照组相比,行骨皮质切开术后,牙齿和骨皮质矢状向初始最大位移均增加。行中切牙唇侧和(或)腭侧近远中骨皮质切开术,而不设计根尖切口时,牙齿和骨皮质初始最大位移增加量较少,加上唇侧和(或)腭侧根尖切口后,牙齿和骨皮质初始最大位移明显增加。(4)唇倾20°的右上颌中切牙可控内收时,与对照组相比,行骨皮质切开术后,牙根初始最大应力减小。中切牙唇侧骨皮质切开术对牙齿初始最大应力的影响小于腭侧骨皮质切开术。(5)唇倾20°的右上颌中切牙可控内收时,牙周膜最大应力区在舌侧牙颈部,骨皮质切开对牙周膜初始最大应力无明显影响。结论(1)将MicroCT扫描获取的右上颌中切牙和牙周膜的三维图像数据与CATIA绘制的牙槽骨结合,可以建立高精确度的满足实验需求的三维有限元模型。(2)唇倾20°的上颌中切牙获得可控倾斜移动内收时M/F值为-8.18:1。(3)唇倾20°的上颌中切牙可控倾斜移动内收时,行骨皮质切开术后,牙齿和骨皮质的初始最大位移增加;牙根初始最大应力减小;牙周膜初始最大应力无明显变化。
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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R783.5

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