牙体预备高速磨削热-力耦合实验及仿真研究

摘要

牙体预备及修复体高速调磨是临床口腔修复手术中的关键环节,使用牙科手机进行高速调磨过程中,磨削热和磨削力及其耦合关系是影响修复质量的主要因素,同时也关乎患者的临床感受。本文在国家自然基金的资助下,对陶瓷修复体调磨热-力效应和牙体组织预备温度场分布及热力耦合场仿真进行了系统的研究,主要成果如下:
　　1.在陶瓷修复体高速调磨研究方面,对涡轮和电动牙科手机的磨削性能、磨削方式和冷却水降温作用,在体外试验台上进行了系统研究,揭示了调磨工艺参数对实验结果的影响规律,讨论了逆磨和顺磨对调磨特征量的影响。研究结果表明,在同样条件下,磨削深度对磨削力和磨削温度影响较大,进给速度次之;与逆磨相比,顺磨能产生较小的磨削力和较低的磨削温度明显较低;在冷却水作用下,磨削力没有变化,磨削温度明显降低,同时结合实验结果给出了陶瓷修复体调磨时的合理磨削参数。
　　2.在人牙组织牙体预备研究方面,搭建了体外牙体高速调磨温度实验平台,使用高速牙科手机对牙体组织进行了温度磨削实验,研究结果表明,在冷却降温措施下,人牙组织表面温度没有变化,与进给速度相比,磨削深度对温度影响较为明显,同时也指出了顺磨磨削产生较少的磨削热,对临床牙科修复手术具有重要的参考价值。
　　3.在牙体预备热-力耦合仿真方面,从牙体组织为分层结构且表面为复杂自由曲面考虑,首次提出以Geomagic Studio软件为工具,使用逆向工程的方法对人牙组织进行模型重建,构造出牙髓腔组织结构,在此基础上,借助有限元软件Abaqus/CAE对牙体预备磨削热-力进行耦合仿真分析,打破了模型简化的局限性,并通过傅里叶热传导定律验证了模型的可靠性。研究结果表明,牙釉质和牙本质层组织过渡处热应力较大,并在牙釉质表面凹处出现了应力集中现象,同时从仿真结果也可以预测出牙髓腔室的内部温度场分布。
　　本文的研究成果在临床口腔修复手术为陶瓷修复体高速调磨提供了重要的理论依据,同时对牙体预备过程中如何避免牙髓和牙周组织热损伤具有临床指导意义。

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第一章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2牙体预备发展与研究现状

1.3本论文的主要研究工作及内容

第二章 陶瓷修复体高速调磨实验研究

2.1引言

2.2实验设计与方法

2.3数据采集与处理

2.4陶瓷修复体磨削力学实验结果及分析

2.5磨削温度实验结果及分析

2.6本章小结

第三章 人牙组织牙体预备调磨温度实验

3.1引言

3.2实验过程

3.3实验结果及分析

3.4本章小结

第四章 人牙组织牙体预备热-力耦合仿真研究

4.1引言

4.2逆向工程模型重建在牙体预备中的应用

4.3牙体预备高速磨削热-力耦合数值仿真

4.4仿真模拟结果分析

4.5模型验证

4.6本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1本文总结及主要结论

5.2研究工作展望

参考文献

参加科研项目和完成学术论文说明

致谢