整体远中移动上牙列的三维有限元研究

发布时间：2020-03-20 21:02

【摘要】：[目的]采用螺旋CT断层扫描原始DICOM数据,建立人鼻上颌骨复合体三维有限元模型,并对其在后牵引载荷条件下的生物力学特性进行初步探讨。 [材料和方法] 第一部分建立人鼻上颌骨复合体三维有限元模型：选用具有个别正常He特征的头颅CT片,CT工作站以DICOM格式输出断层图像到个人计算机,使用MIMICS和ANSYS软件建立人鼻上颌骨复合体三维有限元模型。第二部分后牵引上牙列的三维有限元分析：在第一部分已建立人鼻上颌骨复合体三维有限元模型的基础上,利用ANSYS软件分析不同牵引角度和力值作用下,上牙列的U1(上中切牙切缘点)、U2(上侧切牙切缘点)、UC(上尖牙牙尖点)、U6(第一磨牙近中牙尖点)、A(上齿槽最凹点)等标志点在三维方向上的位移变化和应力分布。 [结果] 1.建立人鼻上颌骨复合体三维有限元模型：模型包括上颌骨,完整上牙列,弓丝,上颌窦及鼻腔等结构。由350125个单元和583391个节点组成。在模型上通过Beam188梁单元创建0.46×0.64mm的弓丝,模型与建模对象尺寸一致,具有良好的几何相似性。可以附加托槽、弓丝、种植体等构件开展相关研究。 2.牵引角度对后牵引上牙列作用的影响：牵引力与功能He平面呈0°时,牙弓中所有牙齿在Y轴方向(矢状向)均为正向位移；Z轴方向(垂直向),6个前牙均为负向位移。15°时：在Y轴上,前牙正向位移增大；Z轴上,前牙为负向位移,上颌He平面发生顺时针旋转。30°时：Y轴上,前牙正向位移最大,磨牙出现负向位移；Z轴上,除中切牙外其余牙齿均为正向位移,此时位移量最小,趋于远中平动,He平面旋转最小。45°时：Y轴上,牙弓中所有牙齿都为负向位移,其中尖牙牙尖负向位移最大；Z轴方向,除第二磨牙牙尖负向位移,其余牙齿均为正向位移,He平面发生逆时针旋转。60°时：在Y、Z轴方向位移基本与45°时一致,只是位移量随角度的增加而加大,He平面同样表现为逆时针旋转。 3.牵引力值对后牵引上牙列作用的影响：随着力值的加大,各标志点的位移增大,位移与力值大小成线性关系；上颌骨的应力分布均匀,随力值的加大,应力增大,应力集中区分布在左右两侧加力区域,当牵引力为2N时,上颌骨各部分应力最小,分布最为均匀。 [结论1 1.不同牵引角度远中移动上牙列时：当牵引角度为30度时,上牙列趋于整体远中平动；小于30°时,上牙列整体远中移动同时伴He平面顺时针旋转；大于30°时,He平面出现逆时针旋转。提示后牵引远中移动上牙列时,不同牵引角度对He平面旋转具有一定影响,为临床治疗需要,控制He平面旋转提供依据。 2.各标志点位移的大小与牵引力值的大小呈线性关系,力值越大位移越大；应力分布在2N时出现拐点,牵引力为2N时,应力最小,以后随力值的增大,应力增加,但总体上应力分布都很均匀,没有出现应力很大的集中区。
【图文】：

网格图,网格,节点,自由度

SouD187网格 :SOLID187是高梯三维10节点单元，适合划分不规则的体，由10个节点构成，每个节点有x，y，z三个方向的自由度，可以模拟塑性，徐变，应力，刚化，大变形，大应变。(图1一7)一、一、m仁，奎l羚翻染廿M，拍护。④森了日e扣e价龚Q沁犷din幽仑御以鳞($h军物哟伽陀丫即了抖)二的，衣‘{厂⑧}一尹毅巍。赢，。。，(Tat，劝喃魂翻集伽鹅牲·耐r~翩曲舜图1一 7SOUD187网格 Beam188单元:是空间梁单元，该单元用2节点，每个节点有3个平移自由度和3个扭转自由度。该单元基于Timoshenko梁理论

单元,节点,自由度

SouD187网格 :SOLID187是高梯三维10节点单元，适合划分不规则的体，由10个节点构成，每个节点有x，y，z三个方向的自由度，可以模拟塑性，徐变，应力，刚化，大变形，大应变。(图1一7)一、一、m仁，奎l羚翻染廿M，拍护。④森了日e扣e价龚Q沁犷din幽仑御以鳞($h军物哟伽陀丫即了抖)二的，衣‘{厂⑧}一尹毅巍。赢，。。，(Tat，劝喃魂翻集伽鹅牲·耐r~翩曲舜图1一 7SOUD187网格 Beam188单元:是空间梁单元，该单元用2节点，，每个节点有3个平移自由度和3个扭转自由度。该单元基于Timoshenko梁理论
【学位授予单位】：昆明医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R783.5

【参考文献】