【摘要】： 上頜尖牙埋伏阻生是指上尖牙在正常萌出期間,因為頜骨、鄰牙或纖維組織阻擋埋伏于粘膜或骨內,而不能萌出到牙弓中正常位置。其對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。以往國內外學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,對正畸治療過程中埋伏尖牙移動的生物力學機制認識并不清楚。本研究將影像工程、非線性有限元分析和實驗力學技術緊密結合,旨在實現(xiàn)對上頜埋伏尖牙正畸牽引過程的動態(tài)仿真和生物力學的量化研究,以建立上頜尖牙埋伏的生物力學分型系統(tǒng),用于指導臨床對埋伏尖牙的精確診斷和個體化矯治器的開發(fā)。 研究方法 第一部分:對102例上頜尖牙埋伏患者牙頜螺旋CT掃描數據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構的形態(tài)、大小和位置。在此基礎上,通過對121顆上頜埋伏尖牙與鄰牙之間三維位置關系的統(tǒng)計分析,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名腭側阻生組和60名唇側阻生組。選擇年齡、性別匹配,上頜尖牙正常萌出的50名患者作為對照組。應用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)學數據,并進行統(tǒng)計學分析。 第二部分:選取2例不同類型的上頜尖牙埋伏患者,以其CT數據為基礎,利用逆向工程、快速成型等技術來建立包括牙頜組織及矯治器的仿真模型。在前期研究基礎上,采用一種超彈模型作為牙周膜材料的非線性本構模型。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,應用ABAQUS軟件分析其牙周膜應力分布的量化改變,統(tǒng)計歸納各自的生物力學特點,并通過相移電子散斑干涉技術進行驗證,為建立適合不同上頜尖牙埋伏情況的生物力學分型提供理論依據。 第三部分:利用三維影像導航技術研究開發(fā)適合埋伏牙開窗手術的計算機輔助導航定位系統(tǒng),并對系統(tǒng)精度進行測試。依據不同生物力學分型的上頜埋伏尖牙在正畸牽引過程中的生物力學特點,建立埋伏尖牙矯治難度評估體系,并對現(xiàn)有埋伏牙正畸牽引固定矯治器的結構進行優(yōu)化和改良,設計一種具有局部調節(jié)能力的矯治器方案。 研究結果 1、建立了上頜埋伏尖牙CT影像分型數據庫并對不同類型上頜尖牙埋伏患者牙頜形態(tài)進行了分析,結果顯示唇側阻生患者的所有前牙寬度大于對照組和腭側組,均有統(tǒng)計學差異;腭側尖牙阻生患者的中切牙及側切牙寬度小于正常對照組,有統(tǒng)計學差異,但腭側尖牙阻生患者的尖牙寬度與對照組比較,無顯著性差異;唇、腭側尖牙阻生患者的第一雙尖牙區(qū)牙弓寬度都小于對照組,均有顯著性差異,但唇、腭側兩組間比較,無統(tǒng)計學差異;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)計學差異。 2、應用CT掃描和逆向工程技術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。結合非線性有限元分析法和相移電子散斑干涉實驗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力應變。兩者的分析結果經比較基本一致,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,埋伏牙牙周膜應力分布越平均,越易于被牽出;越大則牙周膜應力分布越集中,越不利于被牽出。以此為主要依據創(chuàng)建了上頜尖牙埋伏的生物力學分型及其矯治難度評估體系。 4、設計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導航軟件,系統(tǒng)測試結果表明可用于指導埋伏牙開窗手術的精確定位。 5、提出了由可旋轉式托槽和懸臂梁式加力裝置組成的新型埋伏尖牙個體化牽引矯治器設計方案。結論 1、首次應用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,揭示了上頜尖牙唇側和腭側阻生患者的牙頜形態(tài)學特征存在差異,上頜側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。 2、以牙頜CT影像和逆向工程建模為基礎,選用非線性牙周膜本構模型進行三維有限元計算并應用相移電子散斑干涉技術驗證結果的方法是切實可行的,能較好用于上頜埋伏尖牙正畸移動的生物力學分析。 3、上頜埋伏尖牙與鄰牙的三維空間位置關系決定其受相同大小方向正畸牽引力下牙周膜應力分布的特征。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分型系統(tǒng)基于三維CT影像和生物力學分析的結果而提出,具有一定的科學理論基礎,并且簡明、直觀,對上頜埋伏尖牙的診斷和治療有重要的指導意義。 5、上頜埋伏尖牙三維影像導航定位系統(tǒng)、矯治難度評估體系和個體化矯治器系統(tǒng)的聯(lián)合運用,有助于實現(xiàn)埋伏尖牙的個性化診療,因此具有良好的臨床應用前景。
【圖文】：

處于某個確定密度值范圍內的所有相關像素連接起來的數字模擬成像。它要求預先設定一密度值的上、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，位于外側的閾值以上的像素會遮擋內側的像素。在假想的光照模型基礎上，使在器官不規(guī)則的表面上離光源近側的部位較亮，遠側部位較暗而產生立體感。該技術的優(yōu)點是空間立體感、真實感強，解剖關系清晰，能完整地展現(xiàn)解剖結構的三維形態(tài)及毗鄰空間位置關系，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、牙骨質的密度值不完全相同，通過應用 MIMICS 軟件的圖像分割（Segmentation）功能模塊中的閾值調節(jié)（Thresholding）和區(qū)域生長（Region growing）工具，選擇適當的密度閾值，還可以單獨提取出上頜牙列輪廓，，經過三維重建（Calculate 3D）即可顯示包括埋伏牙在內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)學三維測量奠定了基礎。

南京醫(yī)科大學博士學位論文根據尖牙的牙尖和根尖與正常區(qū)的位置關系，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，根據以上分型標準可自定義用于確定分型平面的標志點和基準平面。由 1 名熟練掌握該軟件的實驗者在一連續(xù)時間內，在牙列 CT 三維表面重建影像上確定標志點，軟件能根據標志點以及分型平面與基準平面之間的關系自動繪制 X、Y、Z 軸三個方向上的分型平面，據此對 121 顆上頜埋伏尖牙的三維空間位置進行歸納分析，以建立適合上頜埋伏尖牙的 CT 影像分型系統(tǒng)。期 嚴斌：上頜尖牙埋伏的生物力學分型與個體化診療 E074
【學位授予單位】：南京醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：R783.5

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 白玉興,周潔珉,王邦康,祁鵬,高洪濤,顏永年,張劍,鄧燕;國產無托槽隱形正畸矯治系統(tǒng)的開發(fā)與研制[J];北京口腔醫(yī)學;2004年02期

2 霍彥明,嚴勇蘭,孫九愛,莊天戈;手術導航中精度問題的研究[J];北京生物醫(yī)學工程;2002年03期

3 胡敏;劉磊;張麗雯;吳洪;;牙體及牙周支持組織三維凍結光彈模型的設計與制作[J];吉林大學學報(醫(yī)學版);2006年06期

4 魏志剛;湯文成;嚴斌;楊寶寬;;基于黏彈性模型的牙周膜生物力學研究[J];東南大學學報(自然科學版);2009年03期

5 付鋼,杜莉,任嬡姝;上頜第一磨牙核樁冠的三維有限元模型建立[J];廣東牙病防治;2005年04期

6 陳松齡,林爾堅,冉煒,匡代軍,黎熾彬;螺旋CT牙體表面成像對骨內埋伏牙的定位及臨床應用[J];華西口腔醫(yī)學雜志;2000年04期

7 張君;王旭霞;馬士良;步捷;任旭升;;埋伏牙牙周應力分布的三維有限元分析[J];華西口腔醫(yī)學雜志;2008年01期

8 張治勇;鄺U

本文編號：2670374