“微種植體—拔牙創(chuàng)—牙齒—頜骨”三維有限元模型的相關(guān)生物力學(xué)研究.pdf

1、目的:
　　通過建立“微種植體—拔牙創(chuàng)—牙齒—頜骨”三維有限元模型，模擬臨床上拔除雙側(cè)第二前磨牙并利用微種植體內(nèi)收前牙時(shí)的情況，研究微種植體植入部位與拔牙創(chuàng)之間的最適距離，探討不同牽引鉤高度和不同加載力大小對(duì)利用微種植體內(nèi)收上頜前牙弓段時(shí)生物力學(xué)效應(yīng)的影響，為微種植體更好應(yīng)用正畸臨床提供理論依據(jù)。
　　方法:
　　1.利用高精度VCT對(duì)顱骨標(biāo)本進(jìn)行掃描，將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件進(jìn)行三維重建，再通過Rapidfor

2、m軟件進(jìn)行圖像修飾處理，最后運(yùn)用ABAQUES軟件生成微種植體、托槽、弓絲等部件的模型，并對(duì)各部分模型進(jìn)行組裝和處理，建立包含“微種植體—拔牙創(chuàng)—牙齒—頜骨”的三維有限元模型。
　　2.改變微種植體的植入部位，研究在1.5N加載力作用下，微種植體與拔牙創(chuàng)邊緣距離為0.5mm、1.0mm、1.5mm時(shí)，微種植體與周圍骨界面的應(yīng)力和位移變化情況。
　　3.改變牽引鉤的高度，研究利用微種植體整體內(nèi)收前牙時(shí)，在1.5N加載力作用下，

3、微種植體距離拔牙創(chuàng)邊緣1mm，牽引鉤高度分別為1mm、4mm、7mm、10mm時(shí)，上頜4-4的初始移動(dòng)情況。
　　4.改變加載力值的大小，研究利用微種植體整體內(nèi)收前牙時(shí)，微種植體距離拔牙創(chuàng)邊緣1mm，牽引鉤高度為4mm，加載力大小分別為0.5N、1.0N、1.5N、2.0N時(shí)，上頜4-4的初始移動(dòng)情況。
　　結(jié)果:
　　1.成功建立缺失雙側(cè)第二前磨牙的“微種植體—拔牙創(chuàng)—牙齒—頜骨”三維有限元模型，模型包含32008個(gè)

4、節(jié)點(diǎn)，146013個(gè)單元。
　　2.在1.5N的加載力作用下，微種植體的應(yīng)力峰值出現(xiàn)在壓力側(cè)頸部與周圍骨組織剛開始接觸的部位。隨著微種植體在骨內(nèi)段的深度加深，微種植體的應(yīng)力與位移值均逐漸減小。當(dāng)微種植體與拔牙創(chuàng)的距離為1.0mm時(shí)，微種植體頸部和周圍骨組織的應(yīng)力峰值最小。
　　3.在1.5N的加載力作用下，當(dāng)牽引鉤高度發(fā)生變化時(shí)，上頜4-4在三維方向的牙冠位移量均明顯大于同一方向牙根的位移量。各牙齒的位移趨勢(shì)也各不相同:當(dāng)牽

5、引鉤高度增加至7mm后，中切牙由初始的冠舌向移動(dòng)、伸長(zhǎng)移動(dòng)逐漸變?yōu)楣诖较蛞苿?dòng)，壓入移動(dòng);側(cè)切牙主要表現(xiàn)為冠唇向移動(dòng)、遠(yuǎn)中移動(dòng)和壓入移動(dòng);尖牙和第一前磨牙主要表現(xiàn)為冠舌向移動(dòng)，遠(yuǎn)中移動(dòng)。隨著牽引鉤高度的增加，除中切牙外，其余各牙齒在三維方向的位移量只有數(shù)量的增大，移動(dòng)趨勢(shì)沒有發(fā)生變化。
　　4.當(dāng)牽引鉤高度為4mm時(shí)，在不同大小的加載力作用下，上頜4-4在三維方向的牙冠位移量均明顯大于同一方向牙根的位移量。中切牙主要表現(xiàn)為冠舌向移動(dòng)

6、;側(cè)切牙主要表現(xiàn)冠唇向移動(dòng)、遠(yuǎn)中移動(dòng)和壓入移動(dòng);尖牙和第一前磨牙主要表現(xiàn)為冠舌向移動(dòng)，遠(yuǎn)中移動(dòng)。隨著力值的加大，各牙齒的位移量呈線性的增大，移動(dòng)的趨勢(shì)沒有發(fā)生變化。
　　結(jié)論:
　　1.運(yùn)用高精度VCT掃描技術(shù)，結(jié)合Mimics軟件、Rapidform軟件和ABAQUS有限元軟件能快速有效的建立具有良好相似性的三維有限元模型。
　　2.微種植體的有效應(yīng)力峰值出現(xiàn)在頸部與骨組織剛開始接觸的區(qū)域，植入部位對(duì)此結(jié)果無明顯的影