【摘要】：研究背景：近年來，隨著審美意識的不斷提高，人們對牙齒美容修復(fù)的意愿越來越強。下前牙外形小，可供預(yù)備的牙體組織少，亞洲人尤為突出，所以下頜切牙的美容修復(fù)，瓷貼面較全瓷冠更為適用。但在臨床應(yīng)用中，瓷貼面仍存在崩裂和脫離的問題。國內(nèi)外學(xué)者采用有限元法對貼面復(fù)合體的應(yīng)力分布，進行了大量研究。但對下前牙瓷貼面修復(fù)體的相關(guān)力學(xué)分析，未見相關(guān)的研究報道。目的：建立上下頜中切牙實體模型及下中切牙瓷貼面復(fù)合體的精細三維有限元模型，為后續(xù)瓷貼面復(fù)合體的生物力學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。 采用動態(tài)三維有限元方法模擬前牙咬合，全程描述下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體生理咬合過程，分析瓷貼面復(fù)合體受力狀況及變化規(guī)律，為動態(tài)有限元方法在口腔生物力學(xué)分析中的應(yīng)用和瓷貼面的臨床設(shè)計與制作提供理論依據(jù)。 方法：本研究通過三個實驗完成： 1、基于Micro-CT數(shù)據(jù)的上下頜中切牙三維實體模型的建立選擇外科因牙周病拔除的外形良好、無齲、無缺損、無充填體的成人上下頜中切牙作為標本，其長、寬、高接近正常中切牙均值。用GE Explore Locus Micro-CT進行斷層掃描，通過Mimics10.01軟件采集釉質(zhì)、本質(zhì)及髓腔的點云數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分割，三維重建，再導(dǎo)入Goemagic studio V9軟件中進行細化和精修，通過Catia V5R19軟件完成曲面擬合并進行布爾運算，整合釉質(zhì)、牙本質(zhì)及髓腔系統(tǒng)，形成牙體組織的三維實體模型。 2、下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體三維有限元模型的建立并進行靜態(tài)加載，通過收斂試驗驗證其有效性將試驗1已經(jīng)建立的下頜中切牙的實體模型，在CatiaV5R19軟件中進行模型切割，模擬預(yù)備下頜中切牙。通過布爾減運算，建立貼面層及樹脂粘接劑層，并導(dǎo)入到ANSYS workbench軟件中劃分網(wǎng)格，建立了下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體的有限元模型。模擬前牙咬合狀態(tài)進行靜態(tài)加載，通過收斂試驗驗證模型的有效性。 3、動態(tài)有限元法在下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體咬合過程中的應(yīng)用定義在咬合過程中瓷貼面和基牙間為無滑動的bonded接觸關(guān)系、上頜中切牙與下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體的接觸面為無摩擦的frictionless接觸關(guān)系，動態(tài)加載150N，分析下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體所承受的von Mises應(yīng)力的部位及峰值，并與試驗2的靜態(tài)加載進行對比。 結(jié)果：1.建立了包含牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙髓、牙槽骨的上下頜中切牙的精細三維實體模型，模型具有非常高的精確度。 2.建立了包含牙髓、牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)、粘固劑層、瓷貼面、牙槽骨的下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體的精細三維有限元模型，網(wǎng)格劃分后共具有771788個單元，551587個節(jié)點。經(jīng)收斂試驗驗證，所得模型具有良好的生物力學(xué)相似性。 3.動態(tài)加載比靜態(tài)加載更敏銳的反應(yīng)牙齒的生物力學(xué)變化，牙齒的應(yīng)力分布更清晰、合理，更符合牙齒生理受力后情況。在咬合過程中，瓷貼面復(fù)合體切端近中和唇舌側(cè)肩臺處承受的von Mises較大。瓷貼面唇側(cè)頸緣應(yīng)力值始終保持較高的應(yīng)力水平，且隨加載時間增加逐漸增大，咬合過程的中后段應(yīng)力達到峰值，隨后下降。結(jié)論：應(yīng)用Micro-CT掃描數(shù)據(jù)結(jié)合逆向工程軟件Geomagic Studio V9、CatiaV5R19和有限元分析軟件Ansys14.0建模，是牙體組織精細三維有限元模型建立的有效途徑，且方法快捷可行、準確度高。 與靜態(tài)有限元法相比，動態(tài)有限元法對咬合過程的模擬更接近實際生理狀態(tài)。下中切牙切端和唇舌側(cè)肩臺處一定要設(shè)計并預(yù)備出合理的形狀，使瓷貼面和基牙避免應(yīng)力集中。
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R783.5
【圖文】：

圖 2 牙齒截面斷層圖像并初步建模 通過 import image 命令將 DICOM 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Mimics根據(jù)牙齒的不同組織所對應(yīng)不同的灰度值，設(shè)定閾值，來識取牙體髓腔；通過蒙板工具（MASK）、區(qū)域生長工具（REGION GROW輯（EDIT MASK）工具識取具有相似灰度特征的目標區(qū)域進行數(shù)據(jù)編輯好的蒙板運用 3D 模型工具（CACULATE 3D）計算生成 3D 實TL(Standard Template Library)格式保存。見圖 3，4。

圖 2 牙齒截面斷層圖像.2 分割并初步建模 通過 import image 命令將 DICOM 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Mimics1件中。根據(jù)牙齒的不同組織所對應(yīng)不同的灰度值，設(shè)定閾值，來識取牙體、質(zhì)及牙髓腔；通過蒙板工具（MASK）、區(qū)域生長工具（REGION GROWIN模板編輯（EDIT MASK）工具識取具有相似灰度特征的目標區(qū)域進行數(shù)據(jù)分合；將編輯好的蒙板運用 3D 模型工具（CACULATE 3D）計算生成 3D 實體，以 STL(Standard Template Library)格式保存。見圖 3，4。

圖 4 精修前 3D 實體模型.3 三維幾何模型的精修 將牙體、牙本質(zhì)、髓腔的圖形文件導(dǎo)入 Goemadio V9 軟件進行模型的細化和精修：對于高度折疊區(qū)域，選中包含折疊區(qū)的行刪除，接著進行填洞（FILL HOLE）；對于毛刺部分，用砂紙(SANDPAPE，對于大范圍小曲率的凹凸不平，則使用整體光滑（SMOOTH）命令。反用這三種方法，直至所得模型表面平整光滑為止。用自動曲面（AURFACE）和擬合曲面（FIT SURFACE）進行擬合，并生成體，將以上曲面牙體各部件的實體模型以 IGES(The Initial Graphics Exchange Specification存。見圖 5。

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本文編號：2792260