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《重庆医科大学》 2018年
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下颌前牙数字化夹板前移磨牙生物力学模型建立及三维有限元分析

陈香  
【摘要】:目的研究下颌前牙数字化夹板厚度、夹板部位对下颌磨牙前移的影响。对数字化夹板前移下颌磨牙阶段,夹板材料属性、颊舌侧加力方式等影响因素进行生物力学评价。方法通过高精度CT扫描和Mimics17.0软件三维重建获得高度仿真的下颌骨-下牙列三维模型。通过Geomagic2015、Solidworks2010、3-matic10.0等CAD软件行个性化排牙模拟排齐整平后的下颌牙列及生成唇侧矫治器、弓丝、个性化舌钮等实体模型。通过3-matic10.0、Geomagic2015软件个性化设计制作各种类型下前牙数字化夹板,包括下颌左侧尖牙至右侧尖牙舌侧个性化夹板(下颌3-3夹板)、左侧下颌第一前磨牙至右侧第一前磨牙舌侧夹板(下颌4-4夹板)、下颌左侧尖牙至右侧尖牙舌侧个性化夹板加钩(下颌3-3夹板加钩)、左侧下颌第一前磨牙至右侧第一前磨牙舌侧夹板加钩(下颌4-4夹板加钩)。导入三维有限元计算软件ANSYS Workbench16.0划分网格后设置材料属性,最终得到下颌前牙舌侧数字化夹板前移下颌磨牙的三维有限元非线性模型,即拔除下颌第一前磨牙(拔4)和拔除下颌第二前磨牙(拔5)两类非线性模型。在拔除下颌第一前磨牙几何模型基础上,建立不同厚度的下颌前牙舌侧数字化夹板厚度,包括为0mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm,分别加载颊侧加力系,利用弹簧单元施加100 g颌内牵引力,加载位置位于下颌第一磨牙颊面管和牵引钩之间。建立颊侧加力组:即(1)拔4(无夹板);(2)拔4+下颌3-3夹板;(3)拔5(无夹板);(4)拔5+下颌3-3夹板(5)拔5+下颌4-4夹板。建立颊舌侧加力组:(6)拔4(无夹板);(7)拔4+下颌3-3夹板加钩;(8)拔5(无夹板);(9)拔5+下颌3-3夹板加钩;(10)拔5+下颌4-4夹板加钩。(1)-(5)组分别建立颊侧加力系,利用弹簧单元施加100g颌内牵引力,加载位置位于下颌第一磨牙颊面管和牵引钩之间。(6)-(10)组分别建立颊舌侧同时加力系,利用弹簧单元在下颌第一磨牙颊面管和牵引钩之间施加50 g颌内牵引力,同时利用弹簧单元在下颌第一磨牙舌侧钮和下颌尖牙舌侧钮或夹板钩之间施加50g颌内牵引力。测量分析下前牙矢状初始位移和牙周膜静水压。结果1.建立了高度仿真的下颌前牙夹板前移下颌磨牙三维有限元模型。2.随着夹板厚度的增加,下前牙切缘中点初始矢状位移量逐渐降低,当夹板厚度逐渐增加至0.7mm时,下前牙位移量变化趋于稳定。且随着夹板厚度增加,夹板最大变形量及最小变形量均出现逐渐减小,当夹板厚度为0.7mm厚时,呈现稳态。夹板的应力集中区域均位于夹板的牙合方,且较均匀分布于每颗牙位。3.单纯颊侧加力时,下颌前牙切缘中点初始矢状初始位移量比较:(1)(2),(3)(4)(5);颊舌侧同时加力时,下颌前牙切缘中点初始矢状位移量比较:(6)(7),(8)(9)(10)。4.在相同的100g加载力值下,当采用颊侧加力系时,下颌第一磨牙颊侧牙尖表现近中舌侧旋转,舌侧牙尖表现远中舌侧旋转。采用颊舌侧同时加力系时,下颌第一磨牙颊舌尖均出现近中移动。5.在单纯颊侧加力下,若无夹板,下颌中切牙受力明显,若夹板存在,下颌尖牙受力明显,下颌前牙牙周膜静水压均低于上限值;当颊舌侧同时加力下,下颌尖牙均受力明显,仅当无夹板时,下颌尖牙牙周膜静水压超过上限值。结论1.在100g颌内牵引力下,下前牙切缘中点及根尖点均发生舌侧内收位移,且切缘初始位移均明显大于根尖初始位移。2.在100g颌内牵引力下,夹板厚度为0.7mm时下前牙初始位移量变化和夹板变形量即趋于稳定,其厚度能达到实验及临床要求,这对以后的实验及临床设计有一定的参考意义。3.不管是颊侧加力,还是颊舌侧同时加力,下颌前牙夹板均增强下颌前牙支抗,并随着下颌前牙夹板接触越多牙位,其支抗效果越佳,越有利于下颌磨牙近中移动。且当下颌前牙夹板存在时,下颌前牙舌侧初始位移较一致,各牙位受力均匀分布,更有利于牙齿、牙周的健康。
【学位授予单位】:重庆医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R318.01;R783.5

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