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隐形矫治中微种植体压低上前牙的三维有限元分析

牛春燕  
【摘要】:目的:本研究通过构建无托槽隐形矫治中微种植钉不同加力方式压低上前牙的三维有限元模型,观察上前牙的应力分布和初始位移趋势,为临床隐形矫治中压低上前牙时种植钉加力方式的选择提供一定的理论依据。方法:选择一名青年女性志愿者,对其进行颌面部的螺旋CT扫描,通过Mimics、Geomagic Studio、Hypermesh等软件,建立包括上颌骨、上颌牙列、隐形矫治器、微种植钉的三维有限元模型。设定加力方式:工况一,微种植钉植入中切牙牙根之间,施力点位于中切牙牙冠间与牙冠中心等高的位置;工况二,微种植钉植入两侧中切牙与侧切牙牙根之间,施力点位于两侧中切牙与侧切牙牙冠间与牙冠中心等高的位置;工况三,微种植钉植入两侧侧切牙与尖牙牙根之间,施力点位于两侧侧切牙与尖牙牙冠间与牙冠中心等高的位置;工况四,微种植钉植入两侧侧切牙与尖牙牙根之间,施力点位于两侧中切牙与侧切牙牙冠间与牙冠中心等高的位置。除工况一加载力值为0.98N外,其余三种工况两侧分别加载力值为0.49N。分析四种工况下牙齿的初始位移趋势和应力分布情况。结果:1.建立了上颌骨-上颌牙列-隐形矫治器-微种植钉的三维有限元模型。2.隐形矫治中,四种工况下,微种植钉压低上颌前牙过程中,每颗前牙在同一力学加载下,近远中倾斜移动趋势不完全一致。3.隐形矫治中,四种工况下,切缘唇向移动量大于根尖,且冠根唇侧移动量差值:切牙为工况三工况二工况一工况四;四种工况下尖牙的冠根唇侧移动量差值相差较小,工况四相对最小。4.隐形矫治中,四种工况下,切缘的压低量均大于根尖,工况四中,上颌切牙根尖压低量最小。5.隐形矫治中,四种工况下,Von-Mises应力主要集中集中在根尖唇侧、牙根唇侧颈部、切缘、牙冠舌侧切端。工况四Von-Mises应力集中区域相对较小,应力分布更均匀,且切牙的最大应力值较小。结论:1.通过CT扫描和运用逆向工程软件可以对结构复杂、几何形状多样的材料建立结构完整、高仿真、几何相似性较好的三维有限元模型。2.隐形矫治中,微种植钉不同的方式压低上前牙时,伴随着牙齿唇向倾斜移动;当种植钉植入两侧侧切牙和尖牙牙根之间、施力点位于两侧侧切牙和尖牙牙冠之间时,牙齿唇侧倾斜移动趋势最小,更容易实现牙齿的整体移动,且牙根应力分布更均匀,牙根吸收风险降低。3.隐形矫治中,微种植钉压低前牙的同时,前牙有分散趋势,隐形矫治器需更好的包裹上前牙,减少副作用。


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