无托槽隐形矫治器对上颌侧切牙转矩力的三维有限元分析

【摘要】第一部分：牙槽骨-上牙列-无托槽矫治器有限元模型的建立目的：建立上颌牙列、牙槽骨及无托槽隐形矫治器整体三维有限元模型。采用非线性接触算法计算隐形矫治器作用下牙、牙周膜、牙槽骨的应力分布,为研究隐形矫治器的生物力学机制提供研究模型。方法：利用螺旋CT扫描获得志愿者的上颌牙列及牙槽骨图像的Dicom文件,把获取到CT扫描图的DICOM文件导入Mimics软件,获得清晰的上颌骨、牙冠及牙根的三维图像并提取其三维坐标,重建牙齿、牙槽骨。利用Hypermesh10.0的前处理功能得到牙及周围组织的有限元模型。结果：建立了无托槽隐形矫治器、上颌牙列、牙槽骨三维有限元模型。总共有四面体单元54982个,节点13300个,总的内存需求958MB。结论：首次应用Hypermesh10.0等软件建立了无托槽隐形矫治器、上颌牙列、牙槽骨整体三维有限元模型,并用非线性接触计算模拟无托槽隐形矫治器戴入过程,建立的三维有限元模型仿真性高,与实际组织结构相似,为进一步加载载荷分析无托槽隐形矫治器的力学行为提供了良好的有限元分析模型。第二部分无托槽隐形矫治器对上颌侧切牙转矩力的三维有限元分析目的：本研究采用三维有限元方法,探讨在舌向转矩力的作用下,上切牙及支持组织的应力分布状况和牙体运动趋势,为临床上掌握和使用无托槽隐形矫治器提供生物力学依据。方法：采用第一部分建立的有限元模型,通过在牙齿切、龈端施加不同力矩和唇舌向水平力,矫治力范围在100-300g之间,分析各组矫治牙的移动类型、应力分布、位移。具体分组如下模拟无托槽隐形矫治技术的矫治载荷,于切牙唇侧颈1/3垂直加载一组力量约为300g的矫治力,通过无托槽隐形矫治器形变0.3mmm实现；均布于牙冠颈部的1／3部分；同时模拟无托槽矫治器在临床牙冠唇侧切端1/3加载一组力量约为100g、200g、300g的矫治力,均布于牙切1/3部分,分别通过无托槽隐形矫治器形变0.1mm、0.2mm、0.3mm实现。具体分组如下：A组：同时切牙切端1/3加载100g矫治力,通过形变0.11mm得到；B组：同时切牙切端1/3加载200g矫治力,通过无托槽隐形矫治器形变0.20mm得到；C组：同时切牙切端1/3加载300g矫治力,通过无托槽隐形矫治器形变0.3mm得到；另外设D组仅在颈1/3垂直加载一组力量约为300g的矫治力,通过无托槽隐形矫治器形变0.3mm实现,切端无加载。结果：在应力方面,C组(无托槽矫治器在颈1/3、切1/3均形变0.3mmm组)的最大主应力最高,A组(无托槽矫治器在颈1/3形变0.3mmm、切1/3形变0.11mm组)的Vonmises应力(等效应力)大于B(无托槽矫治器在颈1/3形变0.3mmm、切1/3形变0.2mm组)、C组,但小于对照组。B组最小主应力和等效应力最小。C组整体应力水平最高,B组应力水平较高,A组应力水平最低。除B组外各组根尖部和牙颈部应力集中较明显。B组应力分布均匀。结论：无托槽矫正器在切牙颈1/3形变0.3mm、切1/3形变0.2mm的情况下可以实现前牙的整体移动。因此,使用合理的加力方式可望使无托槽矫正器达到上颌前牙控根或整体移动的目的。
【作者】周平秀；
【导师】胡济安；
【作者基本信息】浙江大学，口腔正畸学，2013，硕士
【关键词】上颌牙列；无托槽隐形矫治器；有限元；非线性；应力分析；

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