无托槽隐形矫治器不同内收方式对上颌中切牙转矩影响的三维有限元分析

发布时间：2020-06-09 15:03

【摘要】：目的:通过建立无托槽隐形矫治器三维有限元模型,模拟临床内收上颌切牙的矫治过程,分析和探讨无托槽隐形矫治器在不同加力方式作用下,上颌切牙的应力分布和牙齿位移趋势,为无托槽隐形矫治技术在上颌前牙转矩控制方面的临床应用提供生物力学依据。方法:利用锥形束CT扫描符合实验条件的志愿者头颅,获得上颌骨及牙齿的数据,以DICOM文件格式保存,运用Mimics、Geomagic软件和ANSYS有限元软件建立上颌骨、牙列、牙周膜及无托槽隐形矫治器的有限元模型,分三组以不同方式模拟无托槽隐形矫治器对上颌中切牙进行加力,A组对上颌中切牙加载腭向的载荷,力量均布于整个牙冠,通过矫治器形变0.2mm实现;B组是在A组的基础上,在上颌中切牙牙冠唇侧颈1/3垂直施加压力点,通过矫治器形变0.1mm实现;C组是在B组的基础上,在上颌中切牙牙冠腭侧切1/3垂直施加压力点,通过矫治器形变0.1mm实现。在上颌中切牙唇面中轴线上自牙冠向牙根依次选取6个节点,分别为切缘中点、唇面中点、唇面颈缘中点、根上1/3点、根中1/3点、根尖点,观察各标志点在X、Y、Z三个方向上的位移大小及方向,分析上颌中切牙的位移趋势及牙周膜的应力分布特点。结果:1、A组牙周膜的Von-Mises应力集中区主要位于牙周膜腭侧颈部1/3;B组可见牙周膜Von-Mises应力集中区分布在唇、腭侧颈部1/3,牙周膜应力由颈部至根尖逐步减小,牙周膜应力分布较A组分散;C组牙周膜Von-Mises应力集中区位于牙周膜唇面颈部1/3,及远中面根中1/3偏腭侧,牙周膜应力分布较A组和B组更加均匀。2、牙周膜的Von-Mises最大应力值A组最大,C组最小,B组居中。3、牙冠位移量A组大于B组,C组最小,而牙根位移量C组大于B组,A组最小;4、上颌中切牙腭向内收时,A组和B组牙冠有伸长,A组伸长量大于B组,C组牙冠有压低。结论:无托槽隐形矫治器内收上颌切牙,在不同的加载方式下,牙齿出现的移动类型不同,矫治器直接内收上颌切牙时,牙齿表现为唇腭向倾斜移动,牙冠腭向移动大于牙根,并且牙冠有伸长的趋势,提示在内收前牙的同时,会出现覆合加深;在矫治器切牙唇侧颈部和腭侧切缘增加压力点,可以实现牙齿的控根移动,并能防止覆合加深。
【图文】：

图 2-1 三维模型建立流程图2.2.1 获取模型原始数据在志愿者知情同意的情况下，使用 Planmeca CT 机对其头颅部进行扫描，以获取志愿者头颅部锥形束 CT（Cone Beam Computer Tomography，CBCT）,志愿者采取站位，扫描平面与眶耳平面平行，固定志愿者头部，扫描层厚为 0.4mm，扫描数据以 DICOM 格式保存。2.2.2 影像数据处理在计算机上将扫描志愿者头颅所得到的 DICOM 数据文件导入 MIMICS 软件，分别定义 X、Y、Z 三维方向，图片数据有序排放。为了分离各硬组织部分，利用 Mimics 软件进行合理的分割处理，调整不同阈值的上限和下限，调整灰度

2.2.4 无托槽隐形矫治器的建立无托槽隐形矫治器的模型是依据牙列建立的，根据位移量调整牙列，提取牙列表面数据，并对提取的表面数据中的漏洞进行填补和修正，形成一张与上述表面具有良好贴合关系的曲面。同时参照隐形矫治器实物的边界对新建曲面进行裁剪修正，此时得到的数据即为无托槽隐形矫治器的内表面，对此内表面进行沿法向抽壳，向外扩展约 0.75mm[57,58]，即形成无托槽隐形矫治器模型（见图 2-8）。2.2.5 牙周膜的建立牙周膜的模型是依据牙根建立的，运用偏移命令均匀扩展约 0.25mm[57,59]形成牙周膜三维图像（见图 2-7）。利用 UG 软件中建模、装配及布尔运算等功能，装配颌骨、上牙列、牙周膜、隐形矫治器等模型，，即可得到上颌牙列-牙槽骨-牙周膜-隐形矫治器的三维实体模型（见图 2-9）。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R783.5

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本文编号：2704861