光學(xué)實測和數(shù)字虛擬技術(shù)確定人體牙周膜彈性模量的實驗研究.pdf

1、目的: 牙周膜在正畸力下產(chǎn)生的應(yīng)力與應(yīng)變是牙槽骨改建、正畸牙齒移動的啟動因素。牙周膜彈性模量是描述牙周膜受力狀態(tài)下抵抗形變能力的物理量，與牙周膜應(yīng)力與應(yīng)變直接相關(guān)。因此正確認(rèn)識牙周膜彈性模量對于口腔生物力學(xué)具有至關(guān)重要的意義。另外，在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，牙頜組織幾何與力學(xué)仿真模型在實際臨床與科研中的應(yīng)用越來越廣泛，而且要求也越來越高，需要更好的幾何相似性和材料相似性。合理的牙周膜彈性模量將為牙周膜仿真模型提供更為準(zhǔn)確的材料參數(shù)，從而獲

2、得正畸力下牙周組織更符合實際的應(yīng)力大小與分布。本研究目的是利用Micro CT（Micro Computer Tomography）技術(shù)建立上頜中切牙及牙周膜、牙槽骨精細(xì)三維有限元模型，通過結(jié)合光學(xué)實測和有限元模型模擬牙齒初始位移，確定牙周膜彈性模量。 材料和方法： 選擇8塊人體24小時新鮮尸體上頜中切牙骨塊標(biāo)本，于-20℃低溫冷凍，實驗開始前解凍。利用電子散斑干涉技術(shù)確定牙齒阻抗中心，測量不同加載下牙齒初始整體位移，獲

3、得加載位移曲線。然后對標(biāo)本進(jìn)行Micro CT掃描，將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入mimics建模軟件建立牙齒及牙周組織三維模型，以．lis文件導(dǎo)入有限元分析軟件Ansys，建立牙齒及牙周組織三維有限元模型。模擬光學(xué)實測實驗中牙齒加載系統(tǒng)，獲得虛擬牙齒加載位移曲線。不斷調(diào)整有限元模型中牙周膜彈性模量參數(shù)，直到得到的虛擬加載位移曲線與實測加載位移曲線最接近，即可認(rèn)為此時的彈性模量參數(shù)為最接近人體牙周膜真實情況的彈性模量。 結(jié)果： 1．建立

4、了人上頜中切牙、牙周膜及牙槽骨的三維有限元模型。模型具有較高的精確度，并可以任意角度、任意視圖和剖面觀察。網(wǎng)格劃分后的8個牙齒-牙周膜-牙槽骨三維有限元模型平均節(jié)點數(shù)為115280個，單元數(shù)為80883個。 2．測量的加載位移曲線近似雙線性，表明牙周膜彈性模量可近似分為兩個階段，第一階段平均值為0．04 Mpa，第二階段為0．16 Mpa，極限應(yīng)變?yōu)?．3％。 結(jié)論： 1．利用Micro CT掃描，Mimics三