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上颌窦底不同位置冲顶对上颌窦内提升术影响的三维有限元分析
目的 通过建立冲顶器顶端在上颌窦底不同位置进行冲顶的上颌窦区域及冲顶器的三维有限元模型,动态模拟研究行窦底冲顶时窦底提升的安全性和有效性.方法 通过逆向工程建立在上颌窦底部、与上颌窦侧壁成30°角、成60°角及上颌窦纵隔底部等不同位置进行冲顶的上颌窦区域三维有限元模型,施加动态冲击载荷进行窦底提升,研究窦底冲顶时冲顶器、窦底骨质及黏膜的应力和位移情况.结果 应用三维有限元法,通过建立在上颌窦底部、与上颌窦侧壁成30°角、成60°角及上颌窦纵隔底部等不同位置进行冲顶的上颌窦区域模型,动态模拟了行窦底冲顶时冲顶器、窦底骨质及黏膜的应力和位移情况;上颌窦内提升术在纵隔底部进行冲顶时存在上颌窦黏膜撕裂的风险,临床上应慎重开展,在上颌窦侧壁进行提升时,如果接触角过小,应有意识控制防止冲顶器的侧滑造成不利的影响.结论 上颌窦内提升术前应明确提升的部位,防止纵隔底部进行冲顶及与窦侧壁接触角过小冲顶造成的风险.
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根切术后单根牙应力分布变化及(牙合)力方向对其影响的有限元研究
目的 本课题利用三维有限元法,模拟上颌中切牙根切术后模型,并进行应力分析,继而评估不同咬合形态造成的不同咬合力方向,可能对此带来的影响.以期对临床病例的选择和预后提供理论依据.方法 建立上颌中切牙三维模型,继而根据根切术基本要求,模拟出根切术后模型和根切术骨完全愈合后模型,计3个模型;在Ansys Workbench有限元软件中按照一定的载荷条件,观测根切术前、后,不同受力方向下的应力分布和大小,并进行对比分析,了解应力变化趋势.结果 当加载情况相同时,根切术后即刻受力,牙颈部以及整体应力的大值、分布情况,大位移值均较完整牙齿增大,当根尖骨组织愈合完全,上述参数又有改善,但仍高于完整牙齿状态.而当所有条件一致时,载荷方向与牙长轴所成角度越大,整体应力水平越大,应力集中区域范围越大,总体位移值也越大.结论 根切术后即刻至根尖牙槽骨质完全愈合之前,较完整牙齿生物力学稳定性下降.在完全愈合后,稳定性又获得一定程度的改善.所以根尖区骨质的再生是关乎根切术成败也是维持术后牙齿机械稳定性的关键.咬合状态使患牙承受水平(牙合)力较大,根切术后带来的应力增加越大,选择根切术作为治疗方案时建议将咬合形态纳入考虑因素,避免造成应力集中,松动等不良后果.
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不同形态桩核三维有限元模型建立
目的提出一种快速建立具有复杂形态结构的上前牙不同形态桩核三维有限元模型,并利用有限元分析方法验证所建模型的有效性.方法采用螺旋CT扫描离体上颌中切牙,利用"计算机颅颌骨三维识别系统"软件和unigraphics(UG)软件建立上颌中切牙实体模型及锥形、柱形桩核模型,并将后者插入前者实体模型,分别建成锥形、柱形桩冠三维有限元模型,对锥形桩冠模型进行网格划分并设定边界条件、加载条件,计算分析.结果本实验所建模型与实体模型具有良好的几何相容性,模型受力后应力分布符合预期结果.结论所建模型能较真实地模拟实体,实验方法具有准确快速的特点.
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两种支抗种植体连接方式的比较
目的比较支抗种植体连接在上颌第二双尖牙和连接在上颌第一恒磨牙两种连接方式加强磨牙支抗能力的差异.方法利用建成的腭部种植支抗的三维有限元模型,分别在支抗种植体连接在上颌第二双尖牙、连接在上颌第一恒磨牙两种连接方式下,计算出上颌第一恒磨牙各方向的位移、种植体的位移以及种植体骨界面的应力,并进行统计分析.结果种植体连接在第一恒磨牙上更有利于控制支抗牙近中移动和垂直伸长;连接在第二双尖牙上对第一恒磨牙的腭向移动控制更好.两种连接方式下,支抗种植体均显示出良好的稳定性.结论就保护磨牙支抗来说,种植体连接在上颌第一恒磨牙较之连接在上颌第二双尖牙更加合适.
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下颌KennedyⅡ类牙列缺损冠外附着体义齿基牙牙周状况对支持组织应力分布的影响
目的 探讨不同基牙牙周状况下,下颌后牙单侧游离缺损冠外附着体义齿支持组织的应力分布情况. 方法 建立下颌KennedyⅡ类牙列缺损冠外附着体义齿修复时基牙牙周健康和基牙牙周吸收的三维有限元模型,分析垂直载荷下基牙牙周状况不同时,基牙牙周组织及缺牙区牙槽嵴的von Mises应力分布. 结果 基牙数目相同的条件下,与牙周健康的模型相比,牙周吸收的模型第二前磨牙的大应力升高了约30%,牙周大应力升高了约10%,缺牙区牙嵴的大应力升高了36%和14%.对于牙周吸收的模型,基牙数目从两颗增加到三颗时,义齿支持组织的应力值无明显降低. 结论 在下颌单侧游离缺损修复中,末端基牙牙周部分吸收1/3即可导致基牙牙周组织及缺牙区牙嵴的应力明显增加,增加基牙数目并不能有效地降低义齿支持组织的大应力值.
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舌侧正畸上颌第一磨牙牙根及牙周组织的应力分析
目的 采用有限元的方法研究舌侧矫治过程中上颌第一磨牙牙根、牙周膜、牙槽骨应力分布的特点.方法 应用三维激光扫描的方法建立上颌第一磨牙、牙周膜、牙槽骨及矫治器的有限元模型,进行不同方式的加载并观察牙根、牙周膜、牙槽骨及其各个截面的应力分布.结果 舌侧矫治上颌第一磨牙的大Vonmises应力、大拉应力、大压应力基本都是牙根＞牙周膜＞牙槽骨,当牙齿趋于整体移动时,牙根、牙周膜、牙槽骨都处于均匀的低应力分布,各项应力都要小于倾斜移动,旋转移动.牙根、牙周膜、牙槽骨的各项应力基本都是牙颈部平面或根分叉平面＞根上1/3平面＞根中1/3平面＞根下1/3平面.结论 舌侧矫治过程中上颌第一磨牙及牙周组织在牙颈部平面或根分叉平面应力大,临床上应注意观察这些部位的变化.整体移动更有利于牙齿及牙周组织的健康.
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下颌前伸时颞下颌关节应力分布的三维有限元研究
目的 探讨下颌前伸运动时颞下颌关节内的应力分布情况.方法 利用可视化人体图像建立包括上下牙列、下颌骨、颞下颌关节在内的三维有限元模型,在Patran中采用位移加载的方法模拟下颌前伸运动至对刃位,在Marc中计算并分析接触情况和应力分布特性.结果 关节盘随髁突向前、下运动,髁突的前斜面首先与关节盘中间带中央部发生接触,随后髁突的外斜面与关节盘的中间带外侧部、关节窝的顶部与关节盘的后带发生接触.关节盘的中间带外侧部(3.10 Mpa)和髁突的前斜面(5.05Mpa)等部位的应力值较大.结论 在前伸运动时,应力集中区位于关节盘的中间带外侧部和髁突的前斜面.
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牙尖交错位紧咬时颞下颌关节接触特征及应力分布的三维有限元研究
目的 研究正常人牙尖交错位紧咬时颞下颌关节的接触特征及应力分布情况.方法 建立颞下颌关节三维有限元模型,在Marc软件中定义髁突、关节盘和关节窝三者间的接触关系,运用接触模式,采用自动探测的方法求解有限元分析软件.结果 牙尖交错位紧咬时,关节盘后带与双板区的交界处和髁突的后斜面首先发生接触,随后髁突的顶部、内侧面与关节盘的后带,髁突的前斜面与关节盘的中间带也发生接触.同一矢状面上Von Mises应力平均值的大小依次为:髁突＞关节盘腹面＞关节盘背面＞关节窝.结论 Marc所提供的接触分析模块能较为真实地反映牙尖交错位紧咬时颞下颌关节的接触特征;颞下颌关节各结构通过相互接触及关节盘的缓冲使应力分散和传递,反映颞下颌关节各解剖结构与生理功能之间具有良好的适应性.
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下颌前磨牙不同角度桩核冠的三维有限元应力分析
目的分析不同角度的下颌第二前磨牙桩核冠修复时牙本质的应力分布情况.方法在Ansys Workbench软件中对下颌第二前磨牙在正常角度及颊向、舌向分别倾斜10°、20°、30°的桩核冠模型进行牙本质应力分析.结果各组都在颊舌侧牙颈部出现高应力区,牙本质应力与倾斜角度的大小成正相关关系,载荷相同时,牙根舌向倾斜组的应力大于颊向倾斜组.结论临床上采用铸造镍铬合金桩核矫正颊、舌向倾斜的下颌第二前磨牙时,根管预备过程要注意保证唇舌侧根管壁厚度,并应避免牙根过度倾斜,尤其要避免过度舌侧倾斜,防止根折.
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不同牙本质桩对上颌中切牙切角缺损树脂修复应力的影响
目的 探讨不同材料的牙本质桩对树脂充填上颌中切牙切角缺损应力的影响.方法 选择形态、尺寸正常的上颌中切牙,通过逆向工程技术建立上颌中切牙邻面缺损的三维有限元模型,对其进行桩道辅助设计,其中桩道深2 mm,直径1 mm;运用三维有限元法分析树脂桩、纤维桩以及氧化锆桩对树脂充填后牙本质桩、树脂粘接界面以及牙体组织粘接界面大主应力的影响.结果 各实验组大主应力的分布相似,牙本质桩的大主应力主要集中于树脂与牙体组织交界处;牙本质桩与树脂粘接界面的大主应力集中于牙本质桩顶端;牙本质桩与牙体组织的大主应力集中于树脂与牙体组织交界处.各实验组大主应力峰值相差较大,其中氧化锆桩组的各项大主应力峰值均较其余两组大;而纤维桩组与牙体组织粘接界面的大主应力峰值小.结论 纤维桩组可以有效增加树脂粘接面积,并降低树脂和粘接界面的大主应力.
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模拟口腔应力环境下钴铬烤瓷冠颈缘的优化设计
目的 研究钴铬烤瓷冠唇侧颈缘不同材料、不同肩台设计在不同应力情况下唇侧颈部的应力分布规律,以期为钴铬烤瓷冠唇侧瓷颈缘设计在临床的应用提供一定的理论依据.方法 采用三维有限元法结合Mico-CT对上颌中切牙进行计算机模拟,分析钴铬烤瓷冠唇侧颈缘不同材料、不同肩台设计形态在两种不同受力情况下的应力分布情况.结果 钴铬烤瓷冠瓷颈缘颈部的应力与金属颈缘颈部的应力差异很小,均在瓷的许用应力强度范围之内,120°浅凹形肩台更有利于保护牙体组织.结论 钴铬烤瓷冠瓷颈缘结合120°浅凹形肩台可承受正常的咬合力,临床上瓷颈缘可能是钴铬烤瓷冠的一种选择.
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有限元在种植覆盖义齿中的应用
随着我国人均寿命的延长,老年人数量不断增长,全口牙列缺失的患病率也有上升趋势.牙列缺失后,会引起牙槽骨吸收萎缩,这给传统全口义齿固位的稳定性带来困难.种植覆盖义齿修复,因其可以为义齿提供持续而稳定的固位力,故在临床上得到广泛的应用.将有限元方法(finite element method,FEM)应用到种植覆盖义齿研究中,主要是对其进行生物力学研究,包括应力及应变分布情况.本文要阐述有限元用于种植覆盖义齿中,分析种植体设计、附着体设计、基托及人工牙设计和不同的颌骨条件下,应力变化方面的研究进展.
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金属烤瓷冠瓷颈缘与金属颈缘的三维有限元应力分析
目的研究瓷颈缘和金属颈缘烤瓷冠受力时,颈部的应力分布规律.方法采用三维有限元法对上颌中切牙进行计算机模拟,分析烤瓷冠颈部的两种设计形态,在两种工况下的应力分布情况.结果瓷颈缘烤瓷冠颈部的应力与金属颈缘烤瓷冠颈部的应力相差甚小,低于瓷的许用应力强度.结论在正常的咬(牙合)力作用下,瓷颈缘烤瓷冠颈缘瓷体不易折裂,瓷颈缘是烤瓷冠颈缘的一种选择.
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不同牙槽骨高度下桩核修复后牙本质应力分析
目的应用有限元方法观察不同牙槽骨高度下桩核修复后牙本质内的应力分布情况.方法建立上颌中切牙桩核修复的三维有限元模型,并按照牙槽骨高度降低1/4、1/3和1/2建立修改模型,对模型斜向加载,计算牙体各部位大应力.结果随着牙槽骨高度的降低,牙本质内部大应力明显增高,牙体与桩交界部位的大应力变化呈相同趋势,且愈靠近牙根表面应力值愈高,在4个模型中大应力都位于牙根上1/3,在牙齿唇侧颈部有明显的应力集中.结论牙槽骨高度的变化显著影响桩核修复后牙齿内的应力变化,两者间呈反比例关系.
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腰椎椎间盘三维有限元分析
目的研究腰椎间盘三维有限元模型的建立及其应力分布情况.方法利用有限元软件Ansys5.4,建立椎间盘的三维模型,根据4具新鲜标本腰椎间盘生物力学试验,确定生物材料特性,研究各种状态下椎间盘的应力分布.结果建立了L4.5椎间盘的三维有限元力学模型,它的应力分布有以下特点:①椎间盘上应力集中在椎间盘前部,压应力以髓核大,向外逐渐减小,在外层应力小;②椎间盘上的应力在压缩侧较大,且为压应力,侧屈时应力向中心区有逐渐减小的趋势,另一侧应力为拉力;③椎间盘承载后,其应力呈放射状分布于纤维环和软骨板上,内层纤维环承受较小的应力.结论建立腰椎间盘三维有限元模型并进行应力分析是可行的,且结果可信.
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洞缘斜面宽度对上颌中切牙切角缺损树脂修复粘接应力的影响
目的 探讨不同洞缘斜面宽度对树脂充填上颌中切牙切角缺损应力的影响.方法选择形态、尺寸正常的上颌中切牙,通过逆向工程技术建立上颌中切牙邻面缺损的三维有限元模型,并对其进行边缘扩展,将其边缘斜面宽度设计为0、1、2、3、4mm;运用三维有限元法分析不同边缘宽度对树脂充填后树脂、粘接界面以及牙体组织大主应力的影响.结果 不同边缘宽度的大主应力分布相似.树脂的大主应力主要集中于加载点附近;粘接界面的大主应力集中于舌侧粘接边缘;牙体组织的大主应力集中于牙颈部.随着肩台宽度的增加,粘接界面的大主应力在不断减小,而树脂与牙体组织的大主应力几乎无变化.结论 宽度为3mm的斜面边缘扩展可以有效增加树脂粘接面积,并降低树脂和粘接界面的大主应力.
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三种支持类型固定义齿负载时基牙周围骨组织应力分析
目的 研究三种支持形式固定义齿在载荷情况下基牙周围骨组织应力分布情况.方法 选择1位右侧下颌第一磨牙缺失的志愿者,进行固定义齿修复后,建立天然牙支持式固定义齿三维有限元模型(模型Ⅰ),运用建模软件将模型Ⅰ中的天然牙根替换为种植体,分别建立天然牙与种植体联合支持式固定桥模型(模型Ⅱ)和种植体支持式固定义齿模型(模型Ⅲ).在分散垂直和分散斜向下加载200N,采用三维有限元法分析基牙及种植体周围骨组织的应力分布情况.结果 种植体支持式固定义齿种植体周围骨组织应力高,且明显集中于种植体颈部；天然牙支持式固定义齿基牙周围骨组织应力小,且分布较为均匀.斜向加载可以提高固定义齿基牙周围骨组织应力,并增加应力分布的集中程度.结论 天然牙支持是固定义齿修复理想的支持形式,在进行各种支持形式固定义齿修复时,都应尽量减小侧向力对支持组织的破坏.
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有限元法在牙体修复研究领域的应用现状
有限元法是一种与现代计算机技术相联系的理论力学应用分析方法,其建立的模型直观、省时、结论明确,在工程技术领域广泛应用.有限元法在口腔医学应力研究中,也显示出极大的优越性.作为口腔医学研究的重要领域,牙体修复学也是有限元法应用的热点.本文就近年来有限元法在修复洞型、桩核材料、楔状缺损的成因及修复等方面的应用现状做一综述.
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套筒冠固位体研究进展
套筒冠、又称双套冠,可用于覆盖义齿、种植义齿、可摘局部义齿,也可以与种植体、附着体联用,在国外已得到广泛应用[1,2].有研究表明套筒冠长期使用固位力可能会下降[3].本文将近期关于套筒冠固位体的研究从义齿工艺、固位形式、应力分析三方面作一综述.
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上颌前牙单个种植体带角度基桩的三维有限元应力分析
目的单个上前牙缺失的种植修复是种植义齿修复的一种特殊形式,但这种种植修复形式需要辅以带角度基桩来弥补植入体长轴与上部修复体长轴的不一致,从而造成了其应力分布形式的特殊性.方法本实验运用三维有限元应力分析方法,研究不同角度基桩在相同修复条件下对种植体、周围骨组织应力分布的影响.实验采用美国AIS公司的ALGOR分析软件,通过对离体上颌骨标本CT扫描,建立一个部分上颌三维有限元模型.在模型的右上中切牙位置植入一枚Branemark种植体,上部连接成角度的基桩.在基桩截面上施加一个二维的咬合载荷.同时输入物理参数.在计算机上运行ALGOR软件进行数据计算及处理.结果三维有限元方法能够比较全面地分析种植义齿结构各部分的应力分布;随着基桩角度增大,加载后,种植体、周围骨组织的应力峰值也随之增加,其增加的幅度随基桩角度增大加大;加载后,应力集中于种植体颈部皮质骨区域;大压应力位于唇侧颈部皮质骨区域;大拉应力位于腭侧颈部皮质骨区域;从颈部1/3骨质区至根端方向、种植体、周围骨组织应力集中明显减小.结论运用成角度基桩修复单个上前牙缺失,种植体及周围组织的应力集中于颈部皮质骨区域,应力随基桩角度增大而增加,故临床应用这种修复形式时,应尽量减小基桩的角度,从而使植入体长轴与上部修复体长轴趋向一致,避免过大的应力峰值对种植体造成损害.
