基于有限元仿真的形状记忆聚合物弓丝初始正畸力分析

正畸治疗过程中,临床常用镍钛金属弓丝对人体存在潜在的毒性作用,且缺乏美观性;相比之下形状记忆聚合物(SMP)材料因其良好的力学性能、易成形、美观性,在正畸中受到越来越多的重视.而形状记忆聚氨酯(SMPU)作为一种典型的SMP材料,其在正畸治疗效果方面的研究尚不充分,所能提供的矫治力大小有待进一步探究.在正畸矫治力研究中,临床口内检测非常困难,有限元分析技术是目前主要的研究手段.针对上述问题,基于Tobushi一维SMP本构方程,参照粘弹性材料标准线性模型构建了SMP材料的三维本构方程,并利用FORTRAN语言编写了可用ABAQUS调用的UMAT子程序;参照正畸临床数据,利用三维建模软件建立了包括牙齿、托槽、弓丝在内的三维有限元模型,以侧切牙、尖牙为研究对象,通过对弓丝施加不同形式的变形,得出SMPU弓丝形变量为3 mm时产生的初始正畸力大小为0.06～0.55 N.结果表明,SMPU弓丝提供的初始正畸力与临床认为的佳正畸力相比略为偏小,适合正畸治疗的第一阶段;但SMPU材料的力学性能还有进一步提升改善的空间,在正畸领域具有较高的潜在应用价值.

正畸致牙根吸收的相关信号通路研究进展

口腔正畸治疗导致的颌骨特发性髁突吸收尚属少见[1],而正畸治疗相关的牙根吸收(root resorption,RR)则较常见,治疗前后的发生率分别为15%、73%[2],正畸力导致的RR (root resorption attributed to orthodontic force,RRAOF)多表现为根尖外吸收(external apical root resorption,EARR).RR病因复杂,其中遗传因素起主要作用,达64%[3-5].早期对RR的遗传易感性研究仅局限在表现型上的描述和推断,并未深入到分子水平.

正畸牙齿龈沟液中白介素-17含量的研究

目的:检测正畸牙加力前、加力后压力侧和张力侧龈沟液中白介素-17(1L-17)的含量.方法:选择拔除4个第一双尖牙拉尖牙远移正畸患者20例,用滤纸条法收集加力前、加力1个月后上颌尖牙压力侧及张力侧龈沟液,采用双抗夹心酶联免疫吸附法(ELISA)检测龈沟液中IL-17的浓度.结果:加力前、加力后压力侧和张力侧龈沟液中IL-17的浓度有显著性差异,压力侧龈沟液中IL-17的浓度明显高于加力前和张力侧(P<0.05).结论:正畸力作用下,压力侧龈沟液中IL-17表达高于加力前和张力侧.IL-17可能参与了正畸力诱导的破骨细胞分化和牙槽骨吸收的过程.

弱激光照射对正畸施力初牙髓组织P物质表达的影响

目的 观察正畸施力初经弱激光照射和无弱激光照射的各组大鼠牙髓组织中P物质免疫反应的变化,探讨弱激光照射能否影响正畸施力初期牙髓组织中的P物质表达.方法 利用免疫组织化学ABC染色,结合图像分析,测定28只大鼠在正畸施力初3 h、6 h、12 h、24 h和72 h各组的实验侧(弱激光照射侧)和对照侧(无弱激光照射侧)牙髓组织中P物质免疫反应.结果 实验侧牙髓组织中P物质免疫反应低于对照侧,以12 h和24 h组显著.结论 弱激光照射可以影响正畸施力初牙髓组织的P物质表达.

正畸力对上中切牙牙根继续发育影响的初步研究

目的 研究正畸力对未发育完全的上颌中切牙牙根继续发育的影响.方法 选择替牙期牙根未闭合的上颌中切牙16颗,唇向开展上前牙矫治反(牙合).选择恒牙期牙根闭合的上颌中切牙16颗,采用镍钛丝排齐整平的方式进行不拔牙正畸治疗.患者在一年后结束治疗,治疗前后拍摄CBCT,进行Mimics15.0重建分析上颌中切牙的牙根长度和体积变化.结果 治疗后替牙期患者的上颌中切牙的牙根长度和体积得到增加(P＜0.05).恒牙期患者的上颌中切牙的长度减少(P＜0.05),体积无明显变化(P＞0.05).结论 未发育完全的中切牙的牙根可以继续正常发育.

大鼠牙齿移动中牙周鲁菲尼神经末梢变化的实验研究

胀、模糊的机械感受器比加力3天时明显增多(P<0.05).去除加力后,这种类型的机械感受器逐渐减少,但21天后尚未恢复到加力前水平(P<0.05),均未见炎性细胞.结论 正畸加力中牙周膜神经出现类似损伤性改变的应激反应.这种神经改变在去除正畸力后需要较长时间修复.

正畸治疗过程中前牙牙髓活力与疼痛变化的观察与分析

目的 探讨正畸治疗过程中前牙牙髓活力与患者疼痛值的变化规律.方法 选取采用唇侧固定矫治的24名青少年患者作为研究对象,使用数字式全自动无痛牙髓活力测试仪定期检测受试者前牙区牙髓组织对外界电刺激的反应阈值(EPT),并采用视觉模拟评分工具(VAS)评价正畸治疗过程中疼痛反应的变化情况.检测的时间包括13个时间点:0表示正畸治疗前,A1～A3、B1～B3、C1～C3、D1～D3分别表示排齐整平阶段常用4种不同尺寸镍钛弓丝(0.012英寸、0.016英寸、0.016×0.022英寸、0.018×0.025英寸)的加力过程,每根弓丝检测三个时间点(1-更换弓丝后即刻、2-更换弓丝72小时后,3-拆卸弓丝前即刻).结果 正畸加力开始后,A1～D3的EPT均值高于治疗前O的EPT均值(37.29±9.01),具有统计学差异(P＜0.05).放置第一根弓丝时,前牙在A1的EPT均值大于O的EPT均值(P＜0.05);而顺序更换弓丝时,A3与B1、B3与C1、C3与D1之间的EPT均值均无统计学差异(P＞0.05).对每根弓丝矫治阶段内的VAS疼痛值变化情况进行分析,A2、B2、C2、D2时间点的疼痛值均大于该时间段内其余两个时间点的疼痛值,并且A2时间点疼痛值大于B2、C2、D2时间点疼痛值(P＜0.05).结论 正畸排齐整平阶段前牙牙髓组织对外界电刺激呈现略迟钝状态.首次粘接托槽放置第一根弓丝后可出现牙髓活力明显迟钝,而之后顺序更换弓丝不会引起牙髓活力的显著改变.疼痛峰值出现在首次戴用矫治器后的第3天,并呈现一定周期性变化的特征,表现为每次换丝后第三大左右疼痛增加,而后逐渐缓解.

不同正畸力作用下大鼠行为反应的相关研究

目的 通过建立大鼠实验性牙移动模型,观察不同正畸力作用下的大鼠行为反应变化,探讨力值对大鼠行为反应的影响.方法 选取78只8周龄,体重为266.67 g±20.46 g的SD雄性大鼠,随机分为空白组6只和实验组72只(包括50 g力值组和100 g力值组各36只).空白组不做任何处理.实验组建立大鼠实验性牙齿移动模型,分别施加50 g或100 g力,近中移动左侧上颌第一磨牙,观察加力后1d、2d、3d、5d、7d、14 d各时间点的行为反应变化.观察方式包括旷野行为实验:即每只大鼠前30 s通过的总线数,5 min内通过的总线数和旷野中心的总线数,5 min内抬起行为总时间;拭嘴行为实验即5 min内拭嘴行为次数以及抗捕获实验分值.采用Kruskal-Wallis H(K)的统计学方法进行数据分析.结果 加力后大鼠的行为反应呈现一定的规律性.加力后第1d大鼠的旷野行为反应严重减少(P1＜0.05),然后逐步增加至14天时的空白水平;试嘴行为次数和抗捕获分值急剧增加,至2d达高峰后,逐渐减少,第14 d时基本回复与空白组同样水平.实验组比空白组表现出明显的差异性(P2＜0.05),且100 g力值组的行为反应较50 g力值组重.结论 正畸牙移动严重影响大鼠行为反应,变化程度与所施加的正畸力值有关.

牵引力大小对关闭问隙时滑动阻力影响的三维非线性有限元研究

目的 探讨滑动法关闭间隙时牵引力大小对弓丝滑动的影响.方法 在全牙列及其牙周组织、弓丝、矫治器的三维有限元模型上,用非线性方法计算不同大小牵引力作用下沿0.048 cm×0.064 cm(0.019英寸×0.025英寸)不锈钢弓丝滑动时,弓丝与托槽的接触点数目、接触力大小等影响滑动摩擦力大小的因素.结果 牵引力小于或大于150 g时,后牙接触点多、接触正压力大,滑动阻力较大,使滑动受限;150 g牵引力时,整段弓丝特别是后段弓丝与托槽接触点均匀,后段弓丝接触正压力小,滑动阻力小.结论 使用0.048 cm×0.064 cm(0.019英寸×0.025英寸)不锈钢弓丝滑动关闭间隙时,过小、过大的牵引力均不利于弓丝的滑动,150g力时滑动阻力小,有利于弓丝的滑动.

正畸牙齿移动中的生物学现象

正畸临床中一个基本的现象就是对牙齿施以一定强度的足够长时间的力,牙齿会发生移动,包绕牙根的牙槽骨、牙周组织会发生改建,从而使牙齿得以移动到新的位置上.这一过程包含有两大要素,一是对牙齿施加的外力,一是机体对外力的反应.我们今天所探讨的是后者--局部牙周组织对正畸力的生物学反应.1904年Sandstedt通过狗牙齿移动实验研究,阐明了牙齿移动机理在于受压侧破骨细胞活动而骨吸收,牵张侧成骨细胞活跃而骨形成,这一理论到今天已经超过百年.在这一百年间口腔正畸矫正技术得到了长足的发展,了解和掌握其新的生物学基础知识,对于正畸临床医师能更正确、安全和有效的开展临床工作,是很有必要的.

流体切应力对骨髓来源破骨细胞空泡面积影响的相差显微镜观察

牙槽骨在咬合力和正畸力作用下进行着改建,尤其在牙列缺损或缺失后,牙槽骨内骨吸收速度超过骨沉积速度.研究应力对体外培养的骨组织来源细胞的作用,有助于深入了解牙槽骨改建的机制.我们应用平行平板流体切应力系统,对破骨细胞施以不同时间和强度的流体切应力,用相差显微镜观察破骨细胞内空泡面积的变化.

机械牵张力对人牙周膜细胞成骨样细胞功能的影响

正畸力作用下大鼠牙周组织中CCR1及其相关配体的表达

目的 研究正畸力加力后CC类趋化因子受体1(CCR1)及其相关配体(CCL3、CCL5、CCL7)的mRNA在大鼠牙周组织中的表达变化规律,以探讨CCR1在正畸牙移动的作用.方法 将35只8周龄体重(220±25)g雄性SD大鼠随机分为7组,每组5只,空白对照组大鼠不安装实验装置,其余大鼠安装实验装置.安装实验装置大鼠随机选择一侧上颌第一磨牙为实验牙,对侧第一磨牙作为对照牙,采用镍钛拉簧建立大鼠正畸牙移动模型,力值50 g.实验动物分别于加力后0h、12h、1d、3d、7d、14 d处死,取大鼠上颌第一磨牙周围牙周组织应用实时荧光定量PCR法进行研究.结果 大鼠牙齿加力后,观察到牙周组织内CCR1及其配体的mRNA表达量呈现一定的时间规律:加力后12 h,CCR1、CCL3、CCL5、CCL7的mRNA表达均开始上升,CCR1 mRNA表达在3d达高峰(F=1.745,P=0.021),CCL3、CCL5mRNA表达在1d达高峰(F=19.976,PCCL3 =0.019; F=17.114,PCCL5=0.008),CCL7表达差异无统计学意义.CCR1及其配体的mRNA转录水平在加力时7d均下降至与对照组基本一致.结论 正畸力作用下,大鼠牙周组织中CCR1及其相关配体mRNA表达出现一过性变化,呈现短时上调规律,推测CCR1及其相关配体表达与正畸牙移动过程及牙周骨改建可能相关.

碱性成纤维细胞生长因子对牙周炎大鼠正畸牙齿移动的影响

[目的] 探讨外源性碱性成纤维细胞生长因子对牙周病大鼠正畸牙移动的影响,及牙周炎大鼠骨形成特点.[方法] 60只雄性Wistar大鼠随机分为3组,空白加力对照组(20只)、牙周炎生理盐水对照组(20只)、牙周炎rmbFGF实验组(20只).实验组在大鼠右侧第一磨牙区注射rmbFGF溶液1.0 ml,每隔2 d 1次,共3次.各组大鼠分别于牙齿移动1,7,14,21 d后取材分别进行HE及免疫组化染色.[结果] 实验组张力侧成骨反应明显强于对照组(P＜0.05).牙周炎生理盐水对照组大鼠张力侧牙槽骨区的bFGF表达强度明显降低,且阳性表达强度具有时间变化的特点,高峰期明显滞后;实验组大鼠张力侧bFGF表达强于牙周炎生理盐水对照组(P＜0.05).[结论] 外源性bFGF可以促进牙周炎大鼠正畸牙齿移动过程中牙周组织的改建.

影响牙齿移动的内源性因素

正畸牙齿移动是牙体受正畸力后产生的一系列反应的结果,主要表现为牙周膜一侧受牵引,另一侧受压迫,牙周膜产生代谢变化,压力侧骨吸收,张力侧骨形成.很多因素影响正畸牙齿移动,本文就影响正畸牙齿移动的内源性因素进行综述.

正畸力作用下上颌尖牙牙周膜的应力应变分布

背景 口腔临床工作者可以根据牙周膜应力分布控制正畸施力的方式和大小,从而优化正畸力系统设计.目的 分析正畸力载荷作用下牙周膜的应力应变分布.方法 将上颌尖牙牙根近似为抛物线形柱体模型,分析上颌尖牙牙根在正畸力作用下牙周膜应力应变分布.对模型加载、求解,对近似模型在剪力、轴力、弯矩以及扭矩分别作用下牙周膜应力应变分布进行分析,并将计算结果应用到正畸力作用下牙周膜应力应变分析.结果与结论 实验结果显示有限元分析和理论计算结果差别较小,大为13.4%,并且高应力区出现在牙槽嵴顶部截面.正畸力作用下牙周膜中应力应变分布比较复杂,应力应变分布不仅与牙根长度,还与不同的加载力系统有关.因此临床治疗过程中,口腔医生应适当地考虑这些因素.

正畸牙移动过程中牙周组织白细胞介素8的表达

背景:白细胞介素8作为一种与骨改建相关的炎性细胞因子,参与牙周组织的改建,促进牙槽骨的吸收,是骨吸收的标志物之一.目的:观察正畸力对牙周组织改建过程中白细胞介素8表达的影响.方法:将10周龄雄性SD大鼠上颌一侧第一磨牙与上颌切牙之间安置正畸装置,并施加0.49 N近中向正畸力,在加力后1,3,5,7,14 d取材,进行组织形态分析法、免疫组化染色检测白细胞介素8在牙周组织中表达的阳性细胞的面密度值.结果与结论:正常大鼠牙周组织内白细胞介素8的表达呈弱阳性;随加力时间的延长大鼠牙周组织牙周膜细胞白细胞介素8表达增强,加力后5 d达到高峰,之后开始下降.实验提示正畸力可引起局部牙周组织炎症及白细胞介素8的释放.正畸牙移动早期,白细胞介素8的释放可能是牙周组织早期炎症反应和牙槽骨改建的触发因素之一.

摩擦系数和过盈量对微植体即刻加载时界面应力的影响

目的:建立微植体与牙槽骨即刻加载的有限元模型,模拟临床上即刻加载时颌骨的应力分布,探讨微植体与牙槽骨间的摩擦系数大小和过盈量对界面应力的影响.方法:利用Pro/E和MIMICS等软件建立微植体和牙槽骨的三维实体模型,然后导人有限元计算软件ABAQUS并建立微植体与牙槽骨即刻加载的有限元模型:①在同一个模型上,设置摩擦系数从0开始,依次递增0.1,一直增加到0.5,对这6种不同情况下界面处应力分布进行比较分析.②在同一个模型上分别设置6个不同的过盈量(即0.002,0.004,0.006,0.008,0.010,0.012 mm),通过计算得到这6种情况下界面处大拉、压应力值,然后进行分析.结果:①无摩擦状态时微植体与牙槽骨界面Von-mises应力大,随着摩擦系数的增大,各点应力均有不同程度的降低,特别是在骨皮质的位置,应力下降比较明显.但是当摩擦系数增大到一定程度(μ=0.3)之后,Von-Mises应力变化均在1%以下.②通过把不同过盈量时所产生的大拉、压应力和下颌骨的大载荷极限做对比,所建立的微植体模型大过盈量为0.010 mm.结论:在即刻加载的情况下,增大界面处的摩擦系数能使应力分布有减小的趋势,但一味的想依靠增大表面摩擦系数来减小界面应力的方法是不可取的;计算得到的大过盈量0.01 mm并不理想,通过比较分析得到,对于不同的模型,可能没有一个统一的过盈量设计,应该充分考虑模型接触界面处的特性,利用界面终的初始应力与骨的破坏强度相当的理论,通过尝试和比较,终确定合适的过盈量,从而更准确的模拟植入的初应力状态,建立符合实际情况的有限元计算模型.

上颌尖牙远中移动过程中龈沟液内中性粒细胞浸润炎症相关因子的表达

背景：正畸牙齿移动过程早期，通过监测龈沟液中相关炎症因子的动态变化水平将有助于评估正畸早期效果，髓过氧化物酶、可溶性细胞间黏附分子1、正五聚蛋白3被证实与炎症密切相关，但当前对于正畸牙齿移动过程中的3种炎症因子的水平以及3种因子水平与正畸牙齿关系还不是十分清楚。目的：通过检测上颌尖牙远中移动过程中不同时间段内龈沟液中髓过氧化物酶、可溶性细胞间黏附分子1、正五聚蛋白3的浓度，了解三者在在正畸治疗过程中的动态变化，探讨其与牙周炎症、尖牙移动距离以及正畸力间相关性。方法：收集21例口腔正畸患者，按照正畸力值分为150 g组(n=12)和100 g组(n=9)，分别加载150 g和100 g拉力。2组患者分别于牙齿正畸受力前、受力后4，12，24 h及7，14 d收集龈沟液，用ELISA试剂盒检测龈沟液内髓过氧化物酶，可溶性细胞间黏附分子1与正五聚蛋白3水平，分析三者在正畸牙齿移动早期的表达变化。结果与结论：在尖牙远中移动早期，患者龈沟液中髓过氧化物酶的表达水平在正畸加力后显著上升，并于4 h达到峰值，后开始下降；而可溶性细胞间黏附分子1在正畸后12 h达到高峰后开始下降，二者在正畸力作用7 d后均恢复正常水平；正五聚蛋白3的表达水平在正畸加力后显著上升，于24 h达到峰值，后开始逐渐下降，同样于正畸治疗后7 d恢复正常水平；此外，加载150 g拉力的患者龈沟液中的髓过氧化物酶，可溶性细胞间黏附分子1与正五聚蛋白3的质量浓度显著高于加载100 g拉力的患者。提示在正畸牙齿移动早期过程中髓过氧化物酶、可溶性细胞间黏附分子1、正五聚蛋白3在龈沟液中呈现动态变化，三者可以有效的反映正畸力作用下牙周组织的炎症反应状况，对其水平的检测将有助于判断正畸力作用效果，预防不良反应发生。

镍钛螺簧牵拉大鼠第一磨牙向近中移动：正畸牙移动模型

背景：在有关正畸牙移动的实验中，动物模型的建立是关键，其中力值的选择、支抗的控制对实验结果的影响很大。
　　目的：在综合考虑各种因素的情况下，建立一个较完善的正畸牙移动动物模型。
　　方法：在20只Wistar大鼠上颌两个切牙牙根中部水平钻洞，用0.3 mm直径结扎丝从洞中穿过，将牙槽骨、两个切牙结扎在一起，将右上颌第一磨牙以0.2 mm直径结扎丝结扎，随机分为4组，在切牙和第一磨牙间分别置10，25，50 g Sental oy镍钛螺簧，以切牙为支抗，拉第一磨牙向近中移动，以不加力的为对照组。加力后14 d苏木精-伊红染色观察第一磨牙牙体牙髓变化，并使用软件测量计算牙本质吸收相对深度。
　　结果与结论：10 g镍钛螺簧组牙骨质不规则吸收，压力侧牙周膜间隙变窄；25 g镍钛螺簧组压力侧可见牙骨质及牙本质不规则吸收；50 g镍钛螺簧组牙根可见明显的吸收，深达牙本质层。10 g螺簧组牙本质吸收相对深度与对照组相比差异无显著性意义(P>0.05)，其他各组之间牙本质吸收相对深度差异均有显著性意义(P<0.05)。说明在大鼠两个中切牙牙根中部及牙槽骨处钻洞并用结扎丝结扎，使两个中切牙与牙槽骨成为一个整体，共同作为支抗，采用镍钛螺簧拉第一磨牙近中移动，可建立稳定、科学、可靠的正畸牙移动的动物模型。10 g力是大鼠第一磨牙近中移动所需的合适力值。