【摘要】： 上頜尖牙埋伏阻生是指上尖牙在正常萌出期間,因?yàn)轭M骨、鄰牙或纖維組織阻擋埋伏于粘膜或骨內(nèi),而不能萌出到牙弓中正常位置。其對(duì)患者口腔正常功能和美觀有較大影響,是正畸臨床疑難病癥之一。以往國內(nèi)外學(xué)者的研究多集中在上頜埋伏尖牙的定位診斷和治療方法上,對(duì)正畸治療過程中埋伏尖牙移動(dòng)的生物力學(xué)機(jī)制認(rèn)識(shí)并不清楚。本研究將影像工程、非線性有限元分析和實(shí)驗(yàn)力學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合,旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)上頜埋伏尖牙正畸牽引過程的動(dòng)態(tài)仿真和生物力學(xué)的量化研究,以建立上頜尖牙埋伏的生物力學(xué)分型系統(tǒng),用于指導(dǎo)臨床對(duì)埋伏尖牙的精確診斷和個(gè)體化矯治器的開發(fā)。 研究方法 第一部分:對(duì)102例上頜尖牙埋伏患者牙頜螺旋CT掃描數(shù)據(jù)采用表面遮蓋成像的三維重建方法,展現(xiàn)各埋伏尖牙及鄰近結(jié)構(gòu)的形態(tài)、大小和位置。在此基礎(chǔ)上,通過對(duì)121顆上頜埋伏尖牙與鄰牙之間三維位置關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析,建立適合上頜埋伏尖牙的CT影像分型。再將所有上頜尖牙阻生患者,分為42名腭側(cè)阻生組和60名唇側(cè)阻生組。選擇年齡、性別匹配,上頜尖牙正常萌出的50名患者作為對(duì)照組。應(yīng)用MIMICS軟件完成牙頜三維CT影像測量,獲得所有患者的上前牙寬度、牙弓寬度及頜骨寬度等形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 第二部分:選取2例不同類型的上頜尖牙埋伏患者,以其CT數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用逆向工程、快速成型等技術(shù)來建立包括牙頜組織及矯治器的仿真模型。在前期研究基礎(chǔ)上,采用一種超彈模型作為牙周膜材料的非線性本構(gòu)模型。在不同CT影像分型的上頜埋伏尖牙三維有限元模型上,自不同方向分別加載力值為60g、75g、100g、120g、150g的牽引力,應(yīng)用ABAQUS軟件分析其牙周膜應(yīng)力分布的量化改變,統(tǒng)計(jì)歸納各自的生物力學(xué)特點(diǎn),并通過相移電子散斑干涉技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,為建立適合不同上頜尖牙埋伏情況的生物力學(xué)分型提供理論依據(jù)。 第三部分:利用三維影像導(dǎo)航技術(shù)研究開發(fā)適合埋伏牙開窗手術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航定位系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)精度進(jìn)行測試。依據(jù)不同生物力學(xué)分型的上頜埋伏尖牙在正畸牽引過程中的生物力學(xué)特點(diǎn),建立埋伏尖牙矯治難度評(píng)估體系,并對(duì)現(xiàn)有埋伏牙正畸牽引固定矯治器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改良,設(shè)計(jì)一種具有局部調(diào)節(jié)能力的矯治器方案。 研究結(jié)果 1、建立了上頜埋伏尖牙CT影像分型數(shù)據(jù)庫并對(duì)不同類型上頜尖牙埋伏患者牙頜形態(tài)進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示唇側(cè)阻生患者的所有前牙寬度大于對(duì)照組和腭側(cè)組,均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;腭側(cè)尖牙阻生患者的中切牙及側(cè)切牙寬度小于正常對(duì)照組,有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,但腭側(cè)尖牙阻生患者的尖牙寬度與對(duì)照組比較,無顯著性差異;唇、腭側(cè)尖牙阻生患者的第一雙尖牙區(qū)牙弓寬度都小于對(duì)照組,均有顯著性差異,但唇、腭側(cè)兩組間比較,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;三組患者的第一磨牙區(qū)牙弓寬度、鼻腔寬度、上下頜骨寬度及兩者差值和比例相互之間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。 2、應(yīng)用CT掃描和逆向工程技術(shù)建立了包括上頜牙列、牙周膜、牙槽骨及矯治器的高精度非線性三維有限元模型。結(jié)合非線性有限元分析法和相移電子散斑干涉實(shí)驗(yàn)用于研究不同類型上頜埋伏尖牙在牽引力作用下的牙周組織應(yīng)力應(yīng)變。兩者的分析結(jié)果經(jīng)比較基本一致,說明該有限元分析方法是可靠的。 3、非線性有限元分析結(jié)果顯示:不同大小載荷下,均表現(xiàn)為上頜埋伏尖牙牙體長軸與正畸力牽引方向的夾角越小,埋伏牙牙周膜應(yīng)力分布越平均,越易于被牽出;越大則牙周膜應(yīng)力分布越集中,越不利于被牽出。以此為主要依據(jù)創(chuàng)建了上頜尖牙埋伏的生物力學(xué)分型及其矯治難度評(píng)估體系。 4、設(shè)計(jì)了一種新的埋伏牙定位方法和埋伏牙立體定位專用裝置,并自主開發(fā)了一套適合口腔科使用的手術(shù)導(dǎo)航軟件,系統(tǒng)測試結(jié)果表明可用于指導(dǎo)埋伏牙開窗手術(shù)的精確定位。 5、提出了由可旋轉(zhuǎn)式托槽和懸臂梁式加力裝置組成的新型埋伏尖牙個(gè)體化牽引矯治器設(shè)計(jì)方案。結(jié)論 1、首次應(yīng)用CT三維重建影像測量分析上頜尖牙埋伏患者的牙頜形態(tài)特點(diǎn),揭示了上頜尖牙唇側(cè)和腭側(cè)阻生患者的牙頜形態(tài)學(xué)特征存在差異,上頜側(cè)切牙寬度和第一雙尖牙區(qū)牙弓寬度的變化與上尖牙埋伏位置高度相關(guān)。 2、以牙頜CT影像和逆向工程建模為基礎(chǔ),選用非線性牙周膜本構(gòu)模型進(jìn)行三維有限元計(jì)算并應(yīng)用相移電子散斑干涉技術(shù)驗(yàn)證結(jié)果的方法是切實(shí)可行的,能較好用于上頜埋伏尖牙正畸移動(dòng)的生物力學(xué)分析。 3、上頜埋伏尖牙與鄰牙的三維空間位置關(guān)系決定其受相同大小方向正畸牽引力下牙周膜應(yīng)力分布的特征。埋伏尖牙的方位越有利于其牙體長軸與臨床需要的牽引方向一致,越容易助萌,反之則越困難。 4、上頜尖牙埋伏的生物力學(xué)分型系統(tǒng)基于三維CT影像和生物力學(xué)分析的結(jié)果而提出,具有一定的科學(xué)理論基礎(chǔ),并且簡明、直觀,對(duì)上頜埋伏尖牙的診斷和治療有重要的指導(dǎo)意義。 5、上頜埋伏尖牙三維影像導(dǎo)航定位系統(tǒng)、矯治難度評(píng)估體系和個(gè)體化矯治器系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)用,有助于實(shí)現(xiàn)埋伏尖牙的個(gè)性化診療,因此具有良好的臨床應(yīng)用前景。
【圖文】：

處于某個(gè)確定密度值范圍內(nèi)的所有相關(guān)像素連接起來的數(shù)字模擬成像。它要求預(yù)先設(shè)定一密度值的上、下限即閾值范圍(最低與最高閾值)，在圖像中閾值范圍以內(nèi)的像素做等密度處理并成像，小于閾值的像素則不能顯示，位于外側(cè)的閾值以上的像素會(huì)遮擋內(nèi)側(cè)的像素。在假想的光照模型基礎(chǔ)上，使在器官不規(guī)則的表面上離光源近側(cè)的部位較亮，遠(yuǎn)側(cè)部位較暗而產(chǎn)生立體感。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是空間立體感、真實(shí)感強(qiáng)，解剖關(guān)系清晰，能完整地展現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)及毗鄰空間位置關(guān)系，特別適用于牙和骨骼系統(tǒng)。除了可以顯示頜骨與牙列的整體影像（圖 1-1A）外，由于頜骨與牙釉質(zhì)、牙骨質(zhì)的密度值不完全相同，通過應(yīng)用 MIMICS 軟件的圖像分割（Segmentation）功能模塊中的閾值調(diào)節(jié)（Thresholding）和區(qū)域生長（Region growing）工具，選擇適當(dāng)?shù)拿芏乳撝�，還可以單獨(dú)提取出上頜牙列輪廓，，經(jīng)過三維重建（Calculate 3D）即可顯示包括埋伏牙在內(nèi)的所有上頜牙列的牙冠和牙根影像(圖 1-1B)，為患者上頜尖牙埋伏的分型和牙頜形態(tài)學(xué)三維測量奠定了基礎(chǔ)。

南京醫(yī)科大學(xué)博士學(xué)位論文根據(jù)尖牙的牙尖和根尖與正常區(qū)的位置關(guān)系，也有九種可能分型（表 1-1C）。此方向分型可反映埋伏尖牙的唇腭向位置。應(yīng)用 MIMICS 軟件中測量分析（Measure and Analyze）功能模塊的自定義分析法工具，根據(jù)以上分型標(biāo)準(zhǔn)可自定義用于確定分型平面的標(biāo)志點(diǎn)和基準(zhǔn)平面。由 1 名熟練掌握該軟件的實(shí)驗(yàn)者在一連續(xù)時(shí)間內(nèi)，在牙列 CT 三維表面重建影像上確定標(biāo)志點(diǎn)，軟件能根據(jù)標(biāo)志點(diǎn)以及分型平面與基準(zhǔn)平面之間的關(guān)系自動(dòng)繪制 X、Y、Z 軸三個(gè)方向上的分型平面，據(jù)此對(duì) 121 顆上頜埋伏尖牙的三維空間位置進(jìn)行歸納分析，以建立適合上頜埋伏尖牙的 CT 影像分型系統(tǒng)。期 嚴(yán)斌：上頜尖牙埋伏的生物力學(xué)分型與個(gè)體化診療 E074
【學(xué)位授予單位】：南京醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：R783.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2670374