牙周松动两种固定治疗方法的有限元分析研究

摘要

牙周疾病是指发生在支持牙齿周围组织（牙龈、牙周膜和牙槽骨等）的各种疾病，是人类最常见的疾病之一。目前，由牙周疾病引起的牙周松动病症是比较严重的。随着病情的增加和患者年龄的增长，松动牙齿严重程度也是增加的。国内外从20世纪末开始在临床上使用牙周夹板修复牙齿松动，但是利用这种方式修复前后牙齿松动的力学研究比较少，临床上非常需要对此类病例进行力学分析。 目前在松牙固定术的案例中，缺少利用牙周夹板对松动牙齿修复后的牙周组织有限元模型以及其对牙齿松动影响的力学分析研究。学者对于牙周夹板修复效果影响的研究仅存在于临床应用案例分析中，对存在牙齿组织间的具体的力学分布关系还无法得知。本文借助于有限分析软件ABAQUS进行数值模拟，研究生理载荷下牙周夹板修复松动牙齿后牙周组织的力学行为。主要的研究方法和结果如下： 本文建立了牙周组织有限元模型，包括正常状态下、不同松动度情况下、不同夹板修复下等模型。在模型中考虑了牙周膜的曲面结构的重要性，以及一组包括松动牙齿及其临近牙齿的模型，其中确定了不同松动度（Ⅰ°松动、Ⅱ°松动、Ⅲ°松动）模型。数值模拟研究不同松动度、不同修复方式（纤维带修复、超级粘接修复）、不同的加载角度（0°、15°、30°）等条件对牙周松动固定治疗的力学行为影响。 有限元分析表明，牙齿不同的松动度等级和不同的加载角度会对牙周组织的力学行为有明显的影响。在Ⅰ度松动时，松动组中的松动牙齿，在位移云图上与正常组同位置形态相近，但最大位移在数值上有较大差别，牙周夹板修复后，数值有降低且位移云图云层变得整齐有序；对夹板修复后以30°方向加载，比较其它角度加载组有明显差别。存在松动牙时，松牙组中松动牙齿的应力云图中有应力集中现象；夹板修复后，最大Mises应力减小且应力集中现象得到缓解。而且其它健康牙齿，在正常组和松动组中，应力云图和位移云图十分相似并且数值上差别不大；在纤维带修复组和超级粘接修复组中，每个牙齿的位移云图色差带出现一致分层现象，在30°加载时位移云图比较明显，每个牙周膜应力云图受力区出现向唇侧和近中侧转移。在Ⅱ°松动和Ⅲ°松动条件下，位移云图和应力云图也会出现与Ⅰ°松动类似却更加明显的变化，数值上也随之产生明显变化。 理论分析结果表明，不同加载角度和不同等级松动度下牙周组织的松动牙应力状态不同。在不同加载角度条件下，牙齿的位移和应力数值随着加载角度增加而增加，松动牙齿数值变化最大；松动度不同时，松动牙齿的位移和应力随着其松动等级增加而增加。相同加载角度和松动度下，分别使用纤维带和超级粘接修复后，松动牙齿数值减小且接近正常组。 本文从仿真方面探究了牙齿松动对牙周组织力学行为变化的影响，可为临床牙齿松动的治疗和修复提供一定的理论参考。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 牙周松动的研究现状

1.2.1自然牙齿松动研究现状

1.2.2 不同类型牙周夹板修复研究

1.3 计算机辅助技术在临床的应用

1.4 本文研究的目的、内容与各章节

1.4.1 研究目的意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 论文章节安排

第二章 牙周组织几何及有限元模型建立

2.1 CT影像数据采集

2.2 Mimics成型

2.2.1 Mimics软件简介

2.2.2 牙周组织几何模型的建立

2.3 GEOMAGIC优化

2.3.1 逆向工程概述

2.3.2 牙周组织几何模型优化

2.4 Solidworks中模型实体化以及牙周夹板重建

2.4.1 Solidworks所用简单模块概述

2.4.2 Solidworks中牙周组织模型实体化

2.4.3 Solidworks中牙周膜模型的设置

2.4.4 Solidworks中基于模型的纤维带夹板重建

2.4.5 Solidworks中基于模型的超级粘接夹板重建

2.5 牙周组织有限元模型的建立

2.5.1 有限元法概述

2.5.2 ABAQUS软件简介

2.5.3 牙周松动以及牙周夹板修复后有限元模型的建立

2.6 本章小结

第三章 有限元模型的条件设定以及不同

3.1 模型网格划分以及材料参数设置

3.1.1 模型网格划分

3.1.2 材料参数设置

3.2 静力加载与边界条件及约束条件

3.2.1 静力加载设置

3.2.2 边界条件与约束条件设置

3.3 模型的验证以及不同模型组别的

3.3.1模型的验证

3.3.2不同模型组别建立

3.4 不同松动度模型的判断

3.4.1 不同松动条件确定

3.4.2 不同松动模型确定

3.5 本章小结

第四章 正常与I°松动条件下牙齿力学状态分析

4.1不同加载角度正常与I°松动的云

4.1.1 垂直加载时云图分析

4.1.2 15°加载时云图分析

4.1.3 30°加载时云图分析

4.2 正常和I度松动状态下的结果与

4.2.1 应力结果与分析

4.2.2 位移结果与分析

4.3 本章小结

第五章 II°与III°松动时牙齿

5.1 II°松动时云图分析

5.1.1 垂直加载时云图分析

5.1.2 15°加载时云图分析

5.1.3 30°加载时云图分析

5.2 不同松动度时结果分析

5.2.1 不同松动度时应力分析

5.2.2 不同松动度时位移分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢