基于纳米压痕试验的上颌埋伏尖牙正畸过程仿真

发布时间：2020-07-29 15:08

【摘要】：上颌埋伏尖牙阻生是常见的错颌畸形之一,影响口腔功能的建立与美观。以往对埋伏牙的正畸治疗过程的研究大多集中在临床正畸治疗方法上,对在牙齿移动过程中起决定性作用的牙周膜的生物力学机制还不够明确。同时,目前在临床正畸矫治中,针对不同位置形态的上颌埋伏尖牙也没有个性化的治疗方案。本文采用逆向工程建模、实验研究、本构模型构建、有限元仿真相结合的方法,为优化上颌埋伏尖牙的临床治疗提供理论依据。开展纳米压痕试验研究了牙周膜的材料模型,并基于此分析了不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙在正畸力作用下的牙周组织应力响应。具体工作如下:(1)选取了上颌埋伏尖牙唇侧的左右两个案例和腭侧的左右两个案例的CT数据,通过MIMICS及CATIA逆向工程软件,建立了用于仿真所需三维模型,为后续对不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙进行临床牵引状态下的有限元仿真,提供模型支持。(2)基于纳米压痕实验对牙周膜的生物力学特性进行了探讨。采用同一中年男性的尖牙切片试样进行了三组纳米压痕试验,获得了牙周膜加载、保载和卸载状态下的力和位移曲线。通过对卸载段的试验数据进行分析,发现牙周膜表现出明显的非线性超弹性材料特性,符合Ogden的三阶超弹性模型;通过对保载段的试验数据进行分析,发现牙周膜在保载过程中具有明显的粘弹性材料属性,符合Zener粘弹性模型。(3)通过有限元仿真软件,对不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙在临床牵引状态下的牙周组织应力响应进行对比分析。对比所建立的四组有限元模型的仿真结果发现:在正畸力的作用下,牙周膜内外表面均有应力变化,应力集中部分基本上位于统一区域,且其分布的范围也大体一致,即在牙周膜颊侧牙槽嵴顶区域;不论是唇侧还是腭侧的埋伏尖牙在正畸过程中受力大小均与左右两侧位置无关;不论是左侧还是右侧的埋伏尖牙,在仿真结果中显示唇侧埋伏尖牙比腭侧埋伏尖牙等效应力值小,可以承受的载荷大。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.5;R318.01
【图文】：

示意图,埋伏阻生,牙齿排列,萌出

第一章绪论1.1 研究背景及意义牙齿因为颌骨、邻牙或纤维组织的阻挡，使得其不能够在正常的时间萌出，或不能够在正常的位置萌出，称为埋伏阻生，埋伏阻生牙在临床的矫治图如图 1-1 所示，埋伏阻生牙矫治示意图如图 1-2 所示。埋伏阻生通常会破坏牙齿排列的完整性，导致牙齿排列关系混乱。如果不及时治疗，还会引起很多其他症状，如牙颌畸形、邻牙牙根吸收等，这些症状会对人体的咀嚼功能和颞下颌关节的健康产生非常严重的影响[1-3]。而上颌前牙区的埋伏阻生还会导致患者发音困难，从而会导致对其心理产生不良的影响。据统计，因尖牙发生阻生并进而影响到相邻切牙牙根的发生率高达 12.5%-40%[4]。因此，对尖牙的埋伏阻生进行及早治疗非常重要。

示意图,示意图,埋伏阻生,牙齿排列

示意图,示意图,牙周膜,牙齿

图 1-3 牙周组织结构示意图Fig.1-3 Schematic diagram of periodontal tissue structure1）体内试验和体外试验膜材料模型的关键是获得准确可靠的试验数据，目前内试验和体外试验两种。得牙周膜丧失生物活性，从而容易引起牙周膜的生的牙周膜生物力学性能参数有绝对的真实性和准确性重要的。但是，生物组织是具有特殊性的，而且牙周体内测试存在一定的困难。常见的动物为实验对象进行了体内实验，Yoshida[10之间的关系，试验通过把一个铝框安装在牙齿上，同平方向上通过铅块施加载荷，并在牙齿上附加一个可的误差，很难保证牙齿与施加载荷的方向固定不动，。K. Komatsu[11]等人提出了加载速率会对生物力学性切牙牙周膜的剪切模量，发现存在差异性。之后，开实验，根据加载力与牙齿移动位移之间的关系推断人小的牙齿位移变化，需要使用分辨率和精确度较高

【参考文献】