隐形矫治器拔牙病例分步和整体内收前牙的三维有限元分析

摘要

目的: 通过构建上颌复合体、牙齿、牙周膜、无托槽隐形矫治器三维有限元模型，模拟无托槽隐形矫治器拔除上颌第一前磨牙内收前牙病例，分析比较无托槽隐形矫治先远移尖牙分步内收前牙和整体内收前牙以及加载压力点控根分步和整体内收的过程中的牙齿的应力分布、初始位移量和初始位移，为无托槽隐形矫治拔牙内收前牙病例的正畸治疗提供理论依据。 方法： 锥体束CT（CBCT）扫描志愿者颌面部域以获取实验原始数据，运用Mimics软件进行三维重建、Geomagic Studio逆向工程软件、Abaqus/CAE有限元分析软件，建立与临床中拔除第一前磨牙病例高度相似的无托槽隐形矫治病例三维有限元模型，模拟临床先远移尖牙分步内收前牙和整体内收前牙以及模拟加载压力点power ridge分步内收前牙和整体内收前牙过程中，前牙的应力分布、初始位移和初始位移量。 结果： 1.运用志愿者颌面CBCT数据，mimics软件Geomagic Studio以及Abaqus/CAE软件，成功构建了上颌复合体、牙齿、牙周膜及无托槽隐形矫治器三维有限元模型，该模型具有相似性好，网格划分合理，为实验打下了良好的模型基础。 2.在模拟分步和整体内收加载失状向的力值时，前牙在失状向均出现初始位移，分步和整体内收的前牙初始位移量大致相当。 3.未加载压力点控根的分步和整体前牙内收，前牙在矢状向的位移均属于不可控的舌向倾斜移动，牙齿应力分布集中在牙根的上中1/3处。牙周膜的平均最大应力主要集中在牙颈部区域和根尖区域。前牙在垂直方向，表现为伸长。 4. 加载压力点控根的分步和整体前牙内收，牙齿位移表现为牙根与牙冠均为相同的的位移，而牙冠位移量明显大于牙根，表现为控根倾斜移动，牙齿和牙周膜的平均最大应力分布较为均匀。牙齿和牙周膜平均最大应力分布较为均匀，并未表现出明显的应力集中区。牙齿的初始位移量与未加载压力点控根的分步和整体前牙内收相比，显著减小，减少至50%以下。 结论： 1. 分步和整体加载内收前牙时，前牙在矢状向的初始位移量大致相同，意味着相同步距的牙齿位移量，提示临床设计时，要根据支抗的情况设计分步或整体移动。 2. 未加载压力点控根的分步和整体前牙内收，前牙在矢状向的位移均属于不可控的舌向倾斜移动，表明无托槽隐形矫治器在前牙内收时，很容易发生冠转矩丢失。前牙在垂直方向，表现为伸长，伴有覆合的加深。 3. 加载压力点控根的分步和整体前牙内收，切牙的牙冠与牙根均为舌向的位移，尖牙远中移动，但牙冠位移量大于牙根的位移量，表现为控根倾斜移动。与未加载压力点控根的分步和整体前牙内收相比，牙齿的初始位移量显著减小，减少至50%以下，提示对于上前牙唇倾病例，隐形矫治器在前牙内收过程中，应该添加根舌向转矩，同时减少每步矫治器设计的位移量。

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Abstract

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第一章 序言

1.1 无托槽隐形矫治器前牙控根移动的相关研究

1.2 附件在无托槽隐形矫治中的运用

1.3 无托槽隐形矫治器在拔牙病例中的临床运用

1.4 三维有限元分析法在医学领域的应用

1.5 无托槽隐形矫治有限元研究现状

1.5 实验目的和意义

第二章 上颌复合体、牙列、牙周膜、无托槽隐形矫治器等三维有限元模型构建

2.1 实验方法

2.1.1 材料

2.1.2 实验设备

2.1.3 牙齿和上颌复合体蒙版及其三维实体的重建

2.1.4 三维模型进一步优化、牙周膜和无托槽隐形矫治器模型的建立

2.2 结果

2.2.1 mimics软件重建的牙列三维实体模型

2.2.2 mimics软件重建的牙槽骨三维实体模型

2.2.3 Geomagic Studio软件优化的牙槽骨模型

2.2.4 Geomagic Studio 软件优化的牙周膜模型

2.2.5 Geomagic Studio软件优化的牙列模型

2.2.6 Abaqus/CAE软件构建出实验所需三维有限元模型

2.3 讨论

2.3.1 建模软件的选择

2.3.2三维模型在隐形矫治的建模特点

第三章 隐形矫治器拔牙病例分步和整体内收前牙的三维有限元分析

3.1 材料和方法

3.1.1 全局坐标系设置

3.1.2 网格划分

3.1.3 相互作用与边界设定

3.1.3 设置材料属性

3.1.4 工况和载荷设置

3.1.5 观察分析指标

3.2 实验结果与分析

3.2.1 尖牙远中移动初始位移云图

3.2.2 尖牙加载压力点控根远中移动初始位移云图

3.2.3切牙内收初始位移云图

3.2.4 切牙加载压力点控根内收初始位移云图

3.2.5 整体内收时前牙初始位移云图

3.2.6 加载压力点控根整体内收前牙初始位移云图

3.2.7 分步和整体内收前牙的牙齿应力分布云图

3.2.8 加载压力点控根分步和整体内收前牙的牙齿应力分布云图

3.2.9 分步和整体内收前牙的牙周膜的应力分布云图

3.2.10 加载压力点控根分步和整体内收牙周膜的应力分布云图

3.2.11分步和整体内收Y轴初始位移量

3.2.12 加载压力点控根分步和整体内收Y轴初始位移量

3.2.13加载压力点尖牙远中移动与尖牙远中移动Y轴初始位移量

3.2.14 加载压力点切牙内收与切牙内收Y轴初始位移量

3.2.15 加载压力点整体内收与整体内收Y轴初始位移量

3.3 讨论

3.3.1 载荷设置的选择

3.3.2 分步和整体内收以及分别加载压力点控根内收的应力分析

3.3.3 分步和整体内收前牙的牙齿移动特点

3.3.4 加载压力点分步和整体控根内收牙齿位移的特点

第四章 全文小结

致 谢

病例展示

病例一 应用种植体支抗压低上颌磨牙矫治牙列拥挤伴开合一例

参考文献

病例二 MBT配合螺扩和前方牵引矫治前后牙反牙合一例

参考文献

病例三 拔除下颌第二磨牙矫治骨性反合一例

参考文献