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臨床治療中，常遇成年牙周炎患者由于上頜前牙前突、牙齒移位或者扇形吸收造成的美觀問(wèn)題就診，此類患者由于其牙周條件差，如果處理不當(dāng)，可能加重牙周癥狀。對(duì)于此類患者，既能穩(wěn)定其牙周狀況，又能明顯改善其外觀的治療方法將成為首選。牙周病經(jīng)過(guò)治療，牙周組織穩(wěn)定后，可以根據(jù)患者具體情況，進(jìn)行正畸牙移動(dòng)后夾板固定，或樁核聯(lián)冠修復(fù)，發(fā)揮牙周夾板的固定作用，同時(shí)滿足患者的美學(xué)需求。但不管臨床采取何種治療措施，牙周病伴牙周骨組織喪失的情況下，牙體組織及牙周支持組織的應(yīng)力情況與牙周健康的牙差異性如何，是正畸治療和修復(fù)設(shè)計(jì)前必須要回答的問(wèn)題。基于此問(wèn)題，本研究通過(guò)三維有限元分析相同載荷作用下，牙周吸收與牙周健康情況下的上頜前牙在不同角度載荷下的應(yīng)力大小及分布情況，以期為臨床牙周條件較差的上頜前牙正畸及修復(fù)治療提供一定的理論依據(jù)。
圖形服務(wù)器(雙IntelXeon5355，內(nèi)存8GB，DDR2-667ECCFBDRAM，1000G硬盤，WindowsServer2003操作系統(tǒng))；Micro-CT(eXploreLocusSP型，GE公司，美國(guó))；Dell圖形工作站(Intelp42.8GCPU，4G內(nèi)存，Window2000系統(tǒng))；Mimics10.01(Materialise公司，比利時(shí))；GeomagicStudio12.0(ＲaindropGeomagic公司，美國(guó))；UnigraphicsNX4.0(Siemens公司，德國(guó))；AnsysWorkbench11.0(Ansys公司，美國(guó))；Minitab16(Minitab公司，美國(guó))。
將成年體外上頜4顆切牙用非阻射泡沫固定在圓柱形試件杯里，Micro-CT掃描(掃描分辨率14μm，旋轉(zhuǎn)角度360°，旋轉(zhuǎn)角度增量0.4°，電壓80kV，電流80μA，曝光時(shí)間2960ms，幀平均數(shù)為4，像素組合為1×1)，掃描時(shí)保持牙長(zhǎng)軸垂直于掃描平面，自牙冠方至牙根尖方向，共獲得400張斷層影像，并以DICOM格式儲(chǔ)存。將生成的牙體、牙本質(zhì)、髓腔表面模型導(dǎo)入GeomagicStudio，按照牙體形態(tài)，對(duì)模型中有可能造成實(shí)體化和網(wǎng)格劃分中錯(cuò)誤的不規(guī)則曲面進(jìn)行修整，使之形成連續(xù)平滑的NUＲBEＲS曲面，封閉成體，各結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。
另外，通過(guò)牙槽骨高度的降低模擬牙周吸收狀態(tài)，本實(shí)驗(yàn)?zāi)M牙槽骨吸收1/3。將修整好的模型以*.STL格式導(dǎo)入Mimics，根據(jù)灰度值的差異，通過(guò)閾值化操作，獲得上頜前牙牙齒結(jié)構(gòu)的閾值信息，并通過(guò)其Calcalute3D功能得到精確的上頜前牙三維重建模型，以*.iges格式輸出。建模參數(shù)源于尚姝環(huán)等的研究。
將模型導(dǎo)入Ansys Workbench11.0有限元分析軟件中，選擇10節(jié)點(diǎn)4面體單元，即solid92，使用自動(dòng)劃分實(shí)體網(wǎng)格工具，分析牙體的受力情況，計(jì)算Von Mises應(yīng)力值。1.2.4實(shí)驗(yàn)假設(shè)及條件約束本實(shí)驗(yàn)假設(shè)模型中各組材料和組織均為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的線彈性材料，模型受力時(shí)各組成部分界面間不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，變形為小變形；邊界約束條件為牙根部外表面固定約束，使其在任何方向上無(wú)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)。選取靜態(tài)加載，加載時(shí)間為1s，根據(jù)正常人前牙最大咬合力均數(shù)進(jìn)行加載，采取前牙100N的載荷，實(shí)驗(yàn)中上頜切牙加載100N，加載點(diǎn)為集中作用于舌側(cè)切緣，這與上下頜接觸時(shí)的實(shí)際受力情況一致。
測(cè)定正常牙周狀況下上頜單顆切牙加載角度分別為0、5、10、15、20°的Von Mises應(yīng)力值(對(duì)照組)；伴有牙周吸收的單顆切牙三維有限元分析，分別測(cè)定加載角度0、5、10、15、20°的Von Mises應(yīng)力值(實(shí)驗(yàn)組)；將兩組相同加載角度下的Von Mises數(shù)值進(jìn)行組別比較與分析。
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