正畸力作用下牙齿移动的生物力学

错畸形的矫治主要通过矫治器对错位牙施以矫治力 ,使错位牙得到矫正 ,从而恢复和重建平衡的受力关系。作者就目前有关正畸力作用下牙体、牙周组织及牙槽骨的力学反应 ,以及不同类型的矫治力与牙齿移动的关系的研究进展作如下综述。

无托槽矫治器作用下上颌尖牙的生物力学研究

目的在无托槽矫治器作用下,研究分析上颌尖牙的生物力学,了解无托槽矫治器的作用力系以及作用效果。方法建立包括牙槽骨、牙周膜和牙髓在内的上颌尖牙三维有限元模型及其无托槽矫治模型。根据尖牙向外倾斜的畸形情况,设计多个模拟算例。在此基础上分析无托槽矫治器的力、力偶和力矩等,并分析无托槽矫治器作用下的矫治力和应力分布。同时与传统的有托槽固定矫治器的相关结果作对比分析。结果分别在无托槽和传统的有托槽固定矫治器作用下,上颌尖牙的牙周各组织应力最大值相近,并且应力变化趋势相似。结论通过设计合理的无托槽矫治器,可以控制牙齿的移动,从而达到良好的临床治疗效果。

正畸力作用下上颌尖牙生物组织应力的三维有限元分析

建立了包括牙齿、牙周膜、牙髓、牙槽骨的上颌尖牙三维有限元模型 ,对不同加力方式下牙周组织的应力分布进行对比研究。目的是用较为先进和准确的双螺旋 CT法建立尖牙的三维有限元应力分析模型 ,为正畸治疗提供更为准确的数据并为模拟尖牙在正畸力作用下移动过程的模拟初态建立更为精确的模型。

颈内动脉狭窄对体循环系统影响的集中参数模型研究

研究颈内动脉病变时对整个颈动脉系统的影响。建立了一个带颈动脉分岔血管分支的体循环系统集中参数模型,基于一组可较好地模拟正常生理曲线的参数,通过改变颈内动脉段的集总参数来模拟颈内动脉狭窄,研究了其对颈动脉系统的影响。结果表明:颈内动脉发生狭窄时,会使其自身的流量、压力和颈总动脉的流量发生显著变化。这些变化主要是由液阻和液容的改变引起的,其中液阻的影响更显著。此外,颈内动脉发生狭窄对于颈外动脉的影响较小,对颈总动脉入口压力则不产生影响。由此说明:利用三维计算模型对颈动脉分岔血管进行血流动力学数值模拟时,入口边界条件用入口压力比用入口流量更合适。

动态载荷下三种形式箍效应的有限元分析

目的在模拟口腔动态载荷下,研究上颌中切牙烤瓷核桩冠修复中三种形式箍效应的应力分布特点,通过动静态载荷下应力分析,为优化桩冠设计提供实验数据。方法建立上颌中切牙烤瓷核桩冠三维有限元模型。模拟临床箍效应的3种形式(A、全冠边缘直接包绕牙体;B、桩核颈环直接包绕牙体;C、冠包绕1 mm,核包绕1 mm),通过动态加载分析牙本质受力情况并与静态加载结果相比较。结果在动态载荷下,三组实验牙本质应力均表现为从颈部向根中部、根尖部逐渐增高;与静态载荷相比较,高应力区范围从根中部扩大至桩末端根尖区牙本质,在桩末端处应力值最高。动态载荷时根中下段唇侧牙体受力显著变大。各实验组每一分步动态加载时的高应力区位置恒定,不随加载量及应力值变化而变化,在应力峰值上,σvonA<σvonC,σvonB<σvonC,(P<0.05)。反转斜面降低应力峰值的作用最小。结论通过计算机输入和手工划分网格相结合,可以建立符合临床和实验要求的动态有限元分析模型。在箍高度为2 mm时,动态载荷环境下冠包绕牙体(A)与核颈环(B)形式的箍效应均优于反转斜面形式(C),而A、B组则无显著差别。高弹性模量桩易导致桩末端和唇侧牙体受力过大而出现修复失败。

MC CAD/CAM全瓷冠三维有限元应力分析

目的运用三维有限元法分析CAD/CAM全瓷冠受载的应力分布规律,为指导CAD/CAM全瓷冠的临床应用提供理论依据。方法建立下颌第一磨牙MC陶瓷全瓷冠三维有限元模型,全瓷冠设计为单层结构和底层-饰瓷复层结构两种形式,垂直面加载600N,分析不同模型的应力分布。结果全瓷冠在受载时的应力分布形式基本相同,最大应力都在修复体加载点周围,位于面加载点下方,从加载点向周围逐步递减,牙本质内应力较低,分布较均匀,全冠内应力相对较高;两种形式的全瓷冠应力分布无明显差别。结论单层和底层-饰瓷复层两种形式对MC全瓷冠应力分布无明显影响,全瓷冠的面接触点和边缘的强度对其长期应用的完整性影响较大。

动脉分岔血管内膜增生过程的数值模拟

内膜增生从发生到阻塞血管是一个复杂的变化过程,在这个过程中,内膜的增生、血管腔体形状的改变和血流动力学之间是相互影响的。为了研究这些变化,本文提出一种单元填充方法数值模拟了三维颈动脉分岔血管在低切应力作用下血管内膜增生的过程。该方法既可以克服节点移动方法所不可避免的内膜增生的不连续性,也可以避免网格重划分的困难。结果发现,如果单纯以切应力阈值作为内膜增生的判据,低切应力的作用将无法导致血管完全阻塞,但内膜增生和血流动力学之间的相互影响是可以通过数值方法进行模拟的。在本数值模拟中,内膜增生的过程分为"增厚"(先)和"扩展"(后)两个阶段,最大狭窄率为34.4%,发生在距血管分岔5mm处动脉窦的外侧壁面。其发生位置和形状与临床观察吻合。

窦部对称狭窄对颈动脉内流场影响的数值研究

以颈动脉分岔血管为例,采用数值方法研究了窦部环缩狭窄之后的流场分布情况,并和正常血管情况下的流场分布进行了比较．结果表明,采用环缩方式给颈动脉分岔血管施加对称的狭窄改变了颈动脉窦内流场, 特别是壁面剪应力的分布规律．低剪应力区出现在狭窄段之后的窦内,并且沿整个周向均匀分布．根据低剪应力和动脉粥样硬化的关系,指出:若人为地给颈动脉窦内施加对称狭窄,则脂质沉积将在狭窄下游的窦内沿周向轴对称发展．为了更真实地反映颈动脉窦内的狭窄,建议根据动脉血管中的实际狭窄情况,采用非对称的狭窄分布模式．

不同下颌角成形术后下颌骨受力的三维有限元分析

目的:运用三维有限元方法分析不同下颌角成形术前后下颌骨的应力应变变化。方法:通过螺旋CT扫描及相关软件进行正常下颌骨、下颌角截除术及下颌角区骨外板截除术3种下颌骨有限元建模,并利用abaqous软件对3组模型进行应力应变分析。结果:下颌角截除术后:下颌角区的应力明显增加,而应变减少;髁突颈部的应力增加,应变则无明显变化。在下颌角区骨外板截除术后:下颌骨在下颌角及髁突颈部的应力应变均明显增加,且增幅也明显高于下颌角截除术。结论:下颌角成形术可以对下颌骨的应力应变分布产生影响,其中下颌角区骨外板截除术会更明显的影响髁突颈部及下颌角区域的应力应变分布。

平行平板流动腔入口和出口结构对流场影响的数值研究

本研究针对现有平行平板流动腔的结构特点,在相同流量和压差的情况下,分别研究了三种不同入口和出口结构对流动腔内流场的影响。结果显示,采用对称的入口和出口结构,流动腔内部的压力值可由计算公式得到;流体进入流动腔时,均匀的流场可以减小入口长度;在设计平行平板流动腔时,合理的选择几何尺寸比选择入(出)口结构更重要。研究还发现,为了保证细胞在流动腔内的力学环境尽可能相同,流动腔的高度不宜过小。

平行平板流动腔的数值优化设计

平行平板流动腔系统是研究切应力对细胞影响的体外实验装置之一。前期研究发现,流动腔的高度存在一个最佳高度,使用这个高度可以有效地减小或避免由于装配所引起的高度误差对切应力的影响。为了获得这一最佳高度,本文使用数值方法研究了平行平板流动腔的几何尺寸、流体粘度与集中液阻之间的关系,并拟合得到了集中液阻的函数关系式。利用液阻关系式和切应力计算公式,求得了对底部切应力影响最小的最佳高度的表达式。同时,研究还发现,对于相同的底部切应力,当高度取最佳高度时,所需的入(出)口压差最小。这样在流动腔底部沿轴向的压力梯度也就越小,沿轴向不同位置之间的压力差别也越小,这将有利于细胞力学实验结果之间的比较。

粘接层厚度对全瓷冠修复效果影响的数值分析

目的分析不同粘接层厚度对全瓷冠修复系统在荷载作用下的应力分布情况的影响,为牙齿的全瓷冠修复提供理论依据。方法采用CT断层扫描技术和CAD建模软件相结合的方法,建立下颌第一磨牙模型,采用有限元方法进行应力数值模拟。结果在垂直荷载作用下,近中、远中位置的粘接层中有应力集中产生;粘接层上下表面应力分布形式相似,应力值相差不大;沿特定路径,粘接层厚度0.15 mm模型的颈部应力较0.05 mm模型应力降低近30%。结论粘接层厚度对全瓷修复系统内的应力分布有重要作用,在所研究的3个模型中,粘接层厚度0.15 mm的模型显示出更好的抗破坏能力。

Taylor补丁对新型动脉旁路移植流场影响的数值分析

为了研究Taylor补丁对新型(S型)动脉旁路移植术中吻合口处流场的影响,使用数值方法研究了采用Taylor补丁和未采用该补丁的两个S型旁路移植模型内流场的血流动力学差异.对流速、壁面切应力和切应力梯度等参数进行了比较分析.结果表明,Taylor补丁对吻合口的流场有显著影响.采用Taylor补丁的模型其下游吻合口处的流场分布较未采用补丁的模型更均匀,二次流平均流速减小约34.48%,壁面切应力梯度减小约52.22%,从壁面切应力梯度方面分析,这将有助于改善血流动力学分布,抑制动脉粥样硬化.但从壁面切应力值分析,其动脉底部的壁面低切应力区明显增大,平均壁面切应力值减小30.33%,这又将促使动脉粥样硬化.因此,Taylor补丁是否对S型搭桥术具有治疗优越性,仅从血流动力学分析尚不能定论,配合数值计算结果进行动物和临床实验研究是十分必要的.