推杆式矫治器前导下颌三维有限元模型的初步构建与分析

目的 构建推杆式矫治器(Forsus)前导下颌的三维有限元模型,分析下颌短期前导后的应力和位移,以期为临床应用和改良推杆式矫治器提供参考.方法 选择1例处于生长发育高峰期的Ⅱ类错(牙合)下颌后缩患者,用MBT直丝弓矫治器排齐整平上下牙列达安装推杆式矫治器要求后,经螺旋CT扫描,用Mimics 9.0、Abaqus 6.5软件构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型(设计时考虑颌骨的黏弹性和黏塑件),分析前导1、15、300 S后下颌的应力和位移.结果 获得包含MBT直丝弓矫治器的推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型,前导下颌15和300 s后应力集中区均位于髁突前缘、下颌切迹及下颌磨牙区,最大应力值分别为34.47 MPa和34.45 MPa;前导下颌1、15、300 S后最大位移区均出现于下切牙和颏部,最大位移量随加载时间延长而增加,由3.30×10-2mm增至1.15 mm;最大位移区沿下颌骨体向后扩大,髁突位移量由加载1 s时的1.65×10-2 mm减少至加载300 s时的3.27×10-5mm.结论 本项研究在考虑颌骨黏弹性和黏塑性的情况下初步构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型.研究结果提示,推杆式矫治器加载一定时间后下颌的应力分布趋于稳定,推杆式矫治器具有促进下颌体整体向前向下改建的作用.     

推杆式矫治器前导下颌对颌骨应力和位移的影响

目的 分析推杆式矫治器（Forsus）在不同垂直向分力作用下瞬时前导下颌后下颌骨的应力和位移变化,为Forsus临床应用提供实验基础。方法 经Abaqus 6.5软件构建Forsus导下颌向前三维有限元模型,分别模拟Forsus矫治中水平向分力为4 N,垂直向分力分别为2、4、1 N的3种工况下下颌骨的应力、位移及路径变化。结果 3种工况下,下颌骨均出现较大应力,髁突发生扭转。垂直向分力为4 N时,下颌骨旋转幅度很小,颏部前伸位移只有0.188 mm;垂直向分力为2 N和1 N时,下颌颏部前伸位移分别为1.150 mm和2.141 mm,下颌骨发生前上旋转。结论 随着垂直向分力逐渐减小,颏部前伸位移趋势增大。Forsus前导下颌有利于颌骨生长改建。     

青少年安氏Ⅱ类错牙合畸形戴用AdvanSync功能矫治器时颞下颌关节应力分布有限元分析

目的运用三维有限元法分析AdvanSync矫治器在治疗安氏Ⅱ类青少年错牙合畸形时颞下颌关节的应力分布,探讨颞下颌关节能否在局部刺激作用下发生适应性改建。方法选择一名11岁男性的安氏Ⅱ类1分类错牙合畸形患者为研究志愿者,对其头部行CBCT扫描,通过mimics17等软件建立包含功能矫治器、上颌骨、下颌骨及牙列的3种颌位关系的有限元模型。运用Ansys workbench 15软件对有限元模型进行边界约束,对功能矫治器加载5.7 N的载荷力并进行应力数据分析,观察颞下颌关节应力分布情况。结果建立含有AdvanSync功能矫治器的三维模型;当功能矫治器承受加载力时,颞下颌关节左右侧应力分布基本一致,3种颌位应力值略有差别,应力变化主要表现在髁突。最大主应力集中在髁突颈部、髁突软骨前部,关节盘上腔前带;最小主应力主要集中在髁突顶部,髁突软骨顶部。结论 AdvanSync功能矫治器前导下颌时,髁突及髁突软骨受应力的良性刺激是关节发生适应性改建的基础;关节盘与关节窝受应力影响较小。     

种植体支抗载荷部位对尖牙和磨牙应力分布的影响

目的利用有限元分析法,模拟Carrière Distalizer矫治器（CD矫治器）作用于上颌组牙。分析相同载力下,经不同部位的种植体支抗施力于CD矫治器时,上颌尖牙和磨牙的应力分布及位移变化。方法构建CD矫治器作用模式的三维有限元模型,设载荷力值为1.47 N（150 g）。载荷方向分别为尖牙和磨牙平面下夹角30°4、0°,平面上夹角15°,分别代表下颌远中、下颌近中、上颌3个部位的种植支抗。分析经不同部位的种植体支抗施力于CD矫治器时,上颌尖牙和磨牙的应力分布及位移情况。结果上颌种植支抗作用于磨牙的应力较小,但引起磨牙较大的位移;作用于尖牙的应力较大,但尖牙的位移却不明显。下颌近中种植支抗对尖牙的作用最为明显,使尖牙的应力分布最小,而位移却相对较大。结论经下颌远中、下颌近中、上颌3个不同位置的种植体支抗施力于CD矫治器,对磨牙和尖牙产生了不同影响,选择种植体支抗作为CD矫治器的支抗源时,位置选择应慎重。     

下颌支矢状骨劈开术数字模型的建立及不同固定方式的稳定性分析

目的:建立下颌支矢状骨劈开术数字模型,探讨3种不同固定方式的应力及位移改变.方法:CT扫描数据导入三维重建软件Mimics以及Geomagic中,建立下颌骨三维实体模型,并进行矢状劈开、坚固内固定,ANSYS进行网格划分,建立三维有限元模型.边界约束后,进行双侧下颌第一磨牙咬合力(132 N)加载.结果:建立了双侧下颌支矢状骨劈开术3种不同固定方式三维有限元模型,获得术前下颌骨及矢状骨劈开后咬合力加载的应力及位移生物力学特点.结论:下颌支矢状骨劈开术倒L形固定应力分布最均匀,劈开处位移最小,与其他2种方式相比,其固定稳定性最佳.     

基于三维有限元分析对无托槽隐形矫治器远中移动上颌尖牙的应力变化趋势初探

目的    利用三维有限元分析方法对无托槽隐形矫治器远中移动上颌尖牙的应力变化趋势进行初步探索。方法    选择2020年11月至2021年4月于四川大学华西口腔医院儿童口腔科就诊需远中移动上颌尖牙的患儿3例,分别诊断为前牙深覆牙合、上颌牙列重度拥挤及上颌牙列拥挤+双侧上颌第二磨牙未萌,并根据锥形束CT（CBCT）数据构建三维有限元分析模型,分别记为第1 ~ 3例。3例三维有限元分析模型均模拟右上颌尖牙远中移动0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 mm。利用ANSYS workbench 2020 R2软件分析初戴无托槽隐形矫治器时,右上颌尖牙牙体、牙周膜、牙槽骨和矫治器的应力分布,将最大应力值与移动距离进行直线、对数与指数回归分析,并通过决定系数R2选择最佳回归分析模型。结果    （1）牙周膜应力分布：3例三维有限元分析模型右上颌尖牙牙周膜的最大应力值与移动距离存在直线、对数与指数回归关系,其中对数回归分析模型的R2值最大。（2）牙体应力分布：第1例和第3例三维有限元分析模型右上颌尖牙牙体的最大应力值与移动距离存在直线和对数回归关系,其中对数回归分析模型的R2值较大。（3）牙槽骨应力分布：第1例三维有限元分析模型牙槽骨的最大应力值与移动距离存在直线、对数与指数回归关系,其中对数回归分析模型的R2值最大。（4）矫治器应力分布：3例三维有限元分析模型矫治器的最大应力值与移动距离存在直线、对数与指数回归关系,且第1 ~ 3例分别为指数回归模型、对数回归模型及直线回归模型的R2值最大。结论    在无托槽隐形矫治器远中移动上颌尖牙0.25 ~ 0.45 mm时,牙体、牙周膜及牙槽骨的最大应力值与移动距离很可能为对数回归关系,提示增加过矫治量对牙体、牙周膜及牙槽骨的应力变化影响较大,需要对移动距离进行精确计算与设计。此外,无托槽隐形矫治器的最大应力值与移动距离的回归关系并不惟一,提示其变化趋势可能与错牙合畸形的类型有关。     

CD矫治器载荷值影响尖牙和磨牙应力分布和位移的三维有限元研究

目的研究Carriere Dista／izer矫治器（CD矫治器）5种加载力值下上颌尖牙和磨牙应力分布及位移。方法构建CD矫治器作用模式的三维有限元模型,设载荷方向为给平面下20°,代表以下颌第一磨牙做Ⅱ类牵引之起点向前上方止于尖牙。设定加载力值分别为50、100、150、200、250g,分析5种力值下,上颌尖牙和磨牙应力分布及位移的差异。结果应力和位移均与载荷力值成正比。但5种力值中,2130g力值下,尖牙和磨牙的应力和位移增加不多;250g力值下,无论尖牙还是磨牙,其牙颈部的应力分布和位移明显非等差地高于其他4种载荷力值下的应力分布和位移。结论不同载荷力值作用于上颌尖牙和磨牙时．其应力和位移的分布规律大致一致,且应力和位移的大小基本随载力值的递增而增加。150g与200g载荷力值下的应力和位移趋同,提示其可能是CD矫治器较理想的牵引力。     

上颌组牙三维有限元模型的建立及Carrière Distalizer矫治器的力学分析

目的建立一侧有效的自然排列的上颌尖牙和第一磨牙及周围牙槽骨的三维有限元模型,分析在Carrière Distalizer矫治器作用下,组牙的应力分布及其位移特点。方法通过螺旋CT扫描获得精确的组牙及颌骨DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件和Ansys有限元分析软件建立及拟合上颌骨中正常位置的上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型,模拟Carrière Distalizer矫治器的力学实验并进行相关分析。结果成功建立了上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型。力学实验显示,尖牙和磨牙颈部剖面腭侧应力分布及位移明显小于颊侧、远中和近中,表现为类似旋转移动的柱状图形;而尖牙和磨牙整个远中剖面的应力分布及位移规律基本相同,均表现为自牙颈部向牙根部逐渐衰减的倾斜移动的曲线。结论本实验创建的上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型,达到了几何外形和生物力学的相似性,可用于精确的生物力学分析;尖牙和磨牙在CD的作用下,应力分布及位移规律均呈现有旋转和倾斜移动的趋势。     

上颌组牙三维有限元模型的建立及Carrière Distalizer矫治器的力学分析

目的建立一侧有效的自然排列的上颌尖牙和第一磨牙及周围牙槽骨的三维有限元模型,分析在Carrière Distalizer矫治器作用下,组牙的应力分布及其位移特点。方法通过螺旋CT扫描获得精确的组牙及颌骨DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件和Ansys有限元分析软件建立及拟合上颌骨中正常位置的上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型,模拟Carrière Distalizer矫治器的力学实验并进行相关分析。结果成功建立了上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型。力学实验显示,尖牙和磨牙颈部剖面腭侧应力分布及位移明显小于颊侧、远中和近中,表现为类似旋转移动的柱状图形;而尖牙和磨牙整个远中剖面的应力分布及位移规律基本相同,均表现为自牙颈部向牙根部逐渐衰减的倾斜移动的曲线。结论本实验创建的上颌组牙及其周围牙槽骨的三维有限元模型,达到了几何外形和生物力学的相似性,可用于精确的生物力学分析;尖牙和磨牙在CD的作用下,应力分布及位移规律均呈现有旋转和倾斜移动的趋势。     

下颌骨体部牵张成骨的三维有限元研究

目的：用三维有限元法研究下颌骨体部不同牵张方向对下颌骨应力分布与位移的影响。方法：采用螺旋CT技术与计算机软件相结合,建立人下颌骨牵张成骨三维有限元模型。测量不同加载条件下,下颌骨的Mises应力、颏顶点和右侧下颌角点的位移。结果：建立了人下颌骨牵张成骨三维有限元模型。Mises应力集中在加载部位。双侧、与聒平面平行方向加载应力大,位移趋势为对侧前上方;单侧、与下颌骨下缘平行方向加载应力小,位移趋势为对侧后下方。单侧加载下颌骨向对侧偏斜多,双侧加载矢状向位移趋势大。结论：临床上应根据矫治需要,确定理想的牵张方向。     

下颌第一磨牙隐裂模型裂纹变化的三维有限元分析

目的研究隐裂下颌第一磨牙受力后裂纹的变化情况,以及裂纹存在对牙齿受力后整体位移的影响。方法建立包含不同深度和长度裂纹的隐裂下颌第一磨牙的三维有限元模型以及无裂纹对照模型,模拟咬合过程,确定6种加载方式,通过有限元计算,求得不同裂纹的变化情况以及裂纹存在对牙齿整体位移的影响。结果随着裂纹深度和长度的增加,面裂纹的宽度亦变大,载荷4的影响最大。开裂时裂纹边缘不齐,相邻节点不在同一平面上。邻面裂纹在载荷6工况下开裂最大。裂纹存在时牙齿整体位移增加,但对牙齿整体位移的影响是有限的。结论裂纹的变化与初始裂纹形式和载荷工况密切相关。     

前牵方向逆时针改变反作用力的有限元分析

目的建立并使用颅颌面三维有限元模型,分析前牵引角度逆时针减小时其反作用力在颌骨特别是颞下颌关节（TMJ）的应力及位移变化,为正畸临床更好地治疗骨性Ⅲ类错矜,避免对TMJ的损伤提供实验依据。方法建立完整的包含TMJ的颅颌面三维有限元模型,模拟前牵引矫治器反作用力,直接在颏部施以一定大小的力并逆时针改变施力的方向,测定颌骨和TMJ区应力及位移的变化情况。结果应力方面：①从不同角度加载节点力之后产生最大应力点出现在加载部位颏部,关节窝、髁突头颈部等上下颌接触部位应力也比较集中,且随角度的逆时针变化,最大应力增大;②接触部位（TMJ）应力变化规律：从不同角度施加相同载荷时,上颌骨产生接触应力,角度由37°逆时针减小到22。时,接触应力呈逐渐增大的趋势;下颌骨同样产生接触应力,下颌头处节点的等效应力（如节点24757）随牵引角度的逆时针减小呈增大趋势,下颌颈处的节点（如．4,24301）也是如此。位移方面：①以一定力值不同角度施加载荷后,该模型产生微小的位移变化,位移最大部位产生在加载部位,下颌骨位移沿x轴正方向逐渐减小。牵引角度小于等于37°时,上颌骨位移沿Y轴由底部到顶部逐渐减小;②5个节点在x,Y方向的位移可以看出：X轴位移值均为正值,且随着角度由37°逆时针减小,位移基本呈上升趋势（31°位移值最小）;Y轴位移值大部分为负值（只有37°时关节窝内节点和34°时关节窝内个别节点为正值）说明37°时下颌即发生了后下方（顺时针）旋转,随着角度逆时针减小,上下颌均发生了后下方（顺时针）旋转,且位移值基本呈增大趋势。结论①颅颌面三维有限元模型成功建立;②前牵引矫治器在牵引上颌向前的同时,确实对颌骨及TMJ产生反作用力,如下颌的后下旋转,颏部的应力变形等,因此临床上在保证上颌牵引效果的同时,要考虑将其不利的反作用力降到最低;③从作用力反作用力两方面考虑,传统加力方式中的（500g,37°斜向下）角度37°应该是不错的选择,但临床上具体选择哪个角度,还要根据患者情况具体问题具体分析,全面考虑可能出现的情况。     

前方牵引矫治器不同力值反作用力的三维有限元分析

目的：通过建立包含颞下颌关节的颅颌面三维有限元模型,模拟前方牵引矫治器反作用力的加力方式,分析其在颞下颌关节区、颌骨的应力分布情况以及对各部位节点位移的影响。方法：选择1名健康男性受试者,通过CT扫描得到颅颌面的二维图像数据,借助Mimics、Magics、MSC等专用软件,采用连续、均质、线性、各向同性的线弹性材料,建立包括颞下颌关节和上、下颌骨的颅颌面三维有限元模型。然后在此基础上,根据前方牵引装置的反作用力原理建立加力模型,即采用与平面成后上方37°的施力方向,于下颌最底部加载3~6 N的力值,采用ANSYS10.0有限元分析软件,测定颞下颌关节区、颌骨的应力分布情况以及各部分位移的变化,并对结果进行分析、归纳和整理。结果：在同一角度下,关节窝和髁突头、颈部应力随加载力的增大而增大,下颌最大应力出现在节点力加载部位颏部,上颌最大应力出现在刚性固定面。同时该模型出现微小的位移变化,颅颌面各部分位移随节点力的增大而增大,颅上颌位移由颅底部和平面向颅顶部逐渐减小,下颌骨的位移由前部到后部逐渐减小,并出现顺时针方向旋转。结论：前方牵引矫治器对颞下颌关节区及颌骨产生反作用力的影响,且随着加载力的增大,其产生的反作用力和形变随之增大。颏部可能出现变形,下颌顺时针方向旋转。     

无牙上颌骨组织应力分布的影响因素及三维有限元分析

目的：研究不同腭穹窿形态的无牙上颌骨组织表面压应力的分布及大小随加载方式及牙尖斜度变化而变化的规律。方法：分别对尖、平、凹三种腭穹隆形态的无牙上颌进行加载（全牙列、前牙列、双侧后牙列、单侧后牙列）,在牙尖斜度为0°、20°、30°时得出骨组织表面压应力的数值及应力分布图。结果：全牙列及前牙加载时无牙上颌骨组织前部为应力集中区,后牙加载时应力集中区向后牙牙槽嵴顶区转移。牙尖斜度的增加使后牙牙槽嵴顶区及上腭区应力值增加。凹型腭穹隆形态无牙上颌的受力较平型及尖型更显著。结论：腭穹隆形态、牙尖斜度及加载方式对无牙上颌应力值的影响有交互作用,加载方式对应力值影响最强,并且决定了无牙上颌的应力分布形式,腭穹隆形态对应力值的影响较牙尖斜度弱。     

载荷下腭穹隆形态、牙尖斜度对上颌全口义齿基托应力分布的影响

目的:研究载荷下腭穹隆形态及牙尖斜度对上颌全口义齿基托应力分布的影响.方法:模拟5种咬合状态,对涉及牙尖斜度的尖、平、凹3种腭穹隆形态上颌全口义齿的三维有限元模型进行加载.结果:在不同载荷条件下,3种腭穹隆形态上颌全口义齿基托的切牙乳突区、后牙列区及唇系带切迹区部分或全部为应力集中区,且当牙尖斜度为2°时,中线区应力峰值较小,当牙尖斜度为0°或3°时,中线应力峰值明显增大,在所有载荷条件下,不同腭穹隆形态基托的切牙乳突区及后牙列区应力值大小为:尖型＞平型＞凹型.结论:腭穹隆形态及牙尖斜度对上颌全口义齿基托应力分布状况无明显影响,对各应力区应力值大小有影响,上颌全口义齿基托应力的分布及大小与加载方式有关.     

5种角度载荷下成组上颌切牙的三维有限元应力分析

目的探讨成组上颌切牙在5种角度载荷下的应力分布情况。方法通过对离体成组上颌切牙进行显微CT扫描,使用mimics 10.01软件建立三维有限元模型,实验模型分为3组：A组为左上颌中切牙;B组为双侧上颌中切牙;C组为双侧上颌中切牙及侧切牙。对每组牙施加5种角度的载荷,分别与牙长轴成0°、5°、10°、15°、20°夹角,用Ansys Workbench 11.0软件进行应力分析。结果 3组模型载荷方向与牙长轴交角为0°时,最大Von Mises应力值均集中于牙冠载荷作用点附近,牙颈部、根中部应力水平较低,主要表现为压应力;加载方向倾斜时,3组模型随着载荷方向与牙长轴形成角度的增大,应力峰值逐渐增强,最大应力均集中于牙颈部骨皮质区,之后以此为中心向周围扩散;模型唇侧应力集中明显高于舌侧。结论牙及其支持组织的应力与载荷力和牙长轴交角大小成正相关关系;成组上颌切牙在受5种角度载荷时,应力分布规律与单颗牙相似。     

三维有限元法分析功能性印模全口义齿下颌牙槽黏膜的应力分布

目的:分析正中咬合接触时功能性印模法制取的下颌全口义齿基托下黏膜组织的应力分布和位移状况。方法:通过Mimics、Geomagic Studio和Unigraphics NX软件,将CT图像建立为下颌无牙颌骨、黏膜及解剖式和功能性印模全口义齿的三维有限元模型,用三维有限元法比较2种不同印模方法制作的全口义齿对基托下应力分布、黏膜位移的影响。结果:2种不同印模方法制作的下颌总义齿基托下黏膜等效应力由大至小排列为:后牙牙槽嵴顶区、前牙牙槽嵴顶区、外斜嵴区、内斜嵴区。在内斜嵴和牙槽嵴顶区,功能性印模全口义齿下黏膜承受的应力与Z向位移量小于解剖式印模全口义齿。结论:功能性印模全口义齿下颌基托下黏膜的应力分布较解剖印模全口义齿更均匀、广泛。     

改良式Forsus矫治器治疗下颌后缩患者的疗效观察

目的 观察改良式Forsus矫治器治疗下颌后缩患者的临床疗效。方法 18例下颌后缩患者在直丝弓矫治技术排齐整平上下牙列后,应用改良式Forsus矫治器进行功能性矫形治疗,并在治疗前后拍摄头颅侧位片,通过 SPSS 12.0统计学软件对治疗前后的测量结果进行配对 t 检验分析。结果 改良式Forsus矫治器治疗6-8个月后,18例患者的下颌均明显前移,下颌后缩面型显著改善。其中B点前移（2.9±3.1） mm,ANB角减小（2.5±1.2）°,前牙覆盖减小（5.0±2.8） mm,磨牙关系由远中关系改为中性关系,平面角增加（4.3±2.2）°,治疗前后的差异具有统计学意义（P<0.05）。结论 改良式Forsus矫治器与直丝弓矫治技术联合应用,可以有效地促进下颌骨的生长发育,协调上下颌骨的位置关系,改善Ⅱ类咬合关系和下颌后缩面型。     

Pancherz分析法评价Forsus矫治器治疗发育高峰期下颌后缩畸形的临床疗效

目的观察Forsus矫治器对生长发育高峰期下颌后缩患者牙、、颌面结构的影响。方法应用Forsus矫治器对15例生长发育高峰期的下颌后缩患者进行治疗,采取Pancherz二类错矫正分析方法结合传统测量项目分析治疗前后头颅侧位片。结果下颌体长度增加3.84mm,ANB角减小3.68°,SNB角增加3.20°,覆盖减少5.02mm,磨牙矢状方向改善4.62mm,有显著性差异,且表现为主要的骨性改变和部分的牙性改变。结论 Pancherz分析法可以明确反映下颌后缩患者治疗后颌面部组织在矢状方向上的变化;Forsus矫治器对青春生长发育高峰期患者有明显的下颌骨矫形效果,能促进下颌生长发育,有效地改善覆盖和磨牙关系。