【摘要】：研究背景：近年來(lái)，隨著審美意識(shí)的不斷提高，人們對(duì)牙齒美容修復(fù)的意愿越來(lái)越強(qiáng)。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(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用有限元法對(duì)貼面復(fù)合體的應(yīng)力分布，進(jìn)行了大量研究。但對(duì)下前牙瓷貼面修復(fù)體的相關(guān)力學(xué)分析，未見(jiàn)相關(guān)的研究報(bào)道。目的：建立上下頜中切牙實(shí)體模型及下中切牙瓷貼面復(fù)合體的精細(xì)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(dòng)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(guò)程，分析瓷貼面復(fù)合體受力狀況及變化規(guī)律，為動(dòng)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(jì)與制作提供理論依據(jù)。 方法：本研究通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)完成： 1、基于Micro-CT數(shù)據(jù)的上下頜中切牙三維實(shí)體模型的建立選擇外科因牙周病拔除的外形良好、無(wú)齲、無(wú)缺損、無(wú)充填體的成人上下頜中切牙作為標(biāo)本，其長(zhǎng)、寬、高接近正常中切牙均值。用GE Explore Locus Micro-CT進(jìn)行斷層掃描，通過(guò)Mimics10.01軟件采集釉質(zhì)、本質(zhì)及髓腔的點(diǎn)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(jìn)行細(xì)化和精修，通過(guò)Catia V5R19軟件完成曲面擬合并進(jìn)行布爾運(yùn)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(shí)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(jìn)行靜態(tài)加載，通過(guò)收斂試驗(yàn)驗(yàn)證其有效性將試驗(yàn)1已經(jīng)建立的下頜中切牙的實(shí)體模型，在CatiaV5R19軟件中進(jìn)行模型切割，模擬預(yù)備下頜中切牙。通過(guò)布爾減運(yùn)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(jìn)行靜態(tài)加載，通過(guò)收斂試驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性。 3、動(dòng)態(tài)有限元法在下頜中切牙瓷貼面復(fù)合體咬合過(guò)程中的應(yīng)用定義在咬合過(guò)程中瓷貼面和基牙間為無(wú)滑動(dòng)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(wú)摩擦的frictionless接觸關(guān)系，動(dòng)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(yàn)2的靜態(tài)加載進(jìn)行對(duì)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(xì)三維實(shí)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(xì)三維有限元模型，網(wǎng)格劃分后共具有771788個(gè)單元，551587個(gè)節(jié)點(diǎn)。經(jīng)收斂試驗(yàn)驗(yàn)證，所得模型具有良好的生物力學(xué)相似性。 3.動(dòng)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(guò)程中，瓷貼面復(fù)合體切端近中和唇舌側(cè)肩臺(tái)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(shí)間增加逐漸增大，咬合過(guò)程的中后段應(yīng)力達(dá)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(xì)三維有限元模型建立的有效途徑，且方法快捷可行、準(zhǔn)確度高。 與靜態(tài)有限元法相比，動(dòng)態(tài)有限元法對(duì)咬合過(guò)程的模擬更接近實(shí)際生理狀態(tài)。下中切牙切端和唇舌側(cè)肩臺(tái)處一定要設(shè)計(jì)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(guó)人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R783.5
【圖文】：

圖 2 牙齒截面斷層圖像并初步建模 通過(guò) 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(duì)應(yīng)不同的灰度值，設(shè)定閾值，來(lái)識(shí)取牙體髓腔；通過(guò)蒙板工具（MASK）、區(qū)域生長(zhǎng)工具（REGION GROW輯（EDIT MASK）工具識(shí)取具有相似灰度特征的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯好的蒙板運(yùn)用 3D 模型工具（CACULATE 3D）計(jì)算生成 3D 實(shí)TL(Standard Template Library)格式保存。見(jiàn)圖 3，4。

圖 2 牙齒截面斷層圖像.2 分割并初步建模 通過(guò) 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(duì)應(yīng)不同的灰度值，設(shè)定閾值，來(lái)識(shí)取牙體、質(zhì)及牙髓腔；通過(guò)蒙板工具（MASK）、區(qū)域生長(zhǎng)工具（REGION GROWIN模板編輯（EDIT MASK）工具識(shí)取具有相似灰度特征的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分合；將編輯好的蒙板運(yùn)用 3D 模型工具（CACULATE 3D）計(jì)算生成 3D 實(shí)體，以 STL(Standard Template Library)格式保存。見(jiàn)圖 3，4。

圖 4 精修前 3D 實(shí)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(jìn)行模型的細(xì)化和精修：對(duì)于高度折疊區(qū)域，選中包含折疊區(qū)的行刪除，接著進(jìn)行填洞（FILL HOLE）；對(duì)于毛刺部分，用砂紙(SANDPAPE，對(duì)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(dòng)曲面（AURFACE）和擬合曲面（FIT SURFACE）進(jìn)行擬合，并生成體，將以上曲面牙體各部件的實(shí)體模型以 IGES(The Initial Graphics Exchange Specification存。見(jiàn)圖 5。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2792260