口腔有限元分析介绍

1、口腔正畸

口腔正畸是指通过各种矫正装置来调整颜面骨、牙齿、颌面神经肌肉三者之间的平衡和协调。就是说矫正是调整上下颌骨之间，上下牙齿之间、牙齿与颌骨之间和联系它们的神经肌肉之间不正常的关系。矫正目的形象地说主要是：改善面型；排齐牙齿；提高咀嚼效能。

1.1  不同正畸力作用下牙根表面、牙周膜、牙槽骨的应力分布情况

问题描述：

 在正畸手术中，正畸矫治力通过牙齿作用于牙周支持组织，引起一系列的生物力学反应，从而导致牙齿的移动。牙周组织的应力大小及分布对引起正畸牙移动的牙周组织反应具有决定性作用。通过建立包含牙齿、牙周膜、硬骨板、松质骨以及皮质骨等组织的三维有限元模型，分析正畸矫治力对牙周组织的生物力学影响非常必要。

主要结果：

 牙周支持组织的应力大小及分布情况，以及牙周支持组织应力大小随时间变化曲线。

1.2  三维有限元法在口腔种植支抗中的应用

问题描述：

 随着口腔种植体技术的发展，种植体支抗被引入到口腔正畸与颌面部矫形治疗的领域。这是一种崭新的而有效的加强支抗方法。而种植体植入口腔组织后，其生物力学特性以及对周围生物组织的力学特性的研究对临床具有重要的指导作用。

主要结果：

 支抗种植体在不同位置，不同载荷下其应力大小及分布情况；种植体周围组织的应力分布情况。

1.3  三维有限元法在扩弓矫治方面的研究

问题描述：

唇腭裂患者快速扩弓矫治的生物力学机理对探索影响术后复发主要因素和指导临床手术规划具有重要的意义。扩弓力的传导趋势、组织的主要应力区以及骨缝应力状态等的研究对扩弓机理和扩弓后复发原因具有实质意义。

主要结果：

上颌复合体在扩弓位移作用下的位移与应力分布规律、骨缝的应力状态。

2、口腔修复

口腔修复，俗称镶牙，主要是针对牙齿缺损、牙齿缺失后的治疗工作，如嵌体、全冠、义齿等，也包括利用人工修复体针对牙周病、颞下颌关节病和颌面部组织缺损的治疗，如咬合板、牙周夹板、赝复体、义眼、义耳、义鼻等。是口腔医学中的一个重要分支，种植修复、粘结修复、美学修复是现代口腔修复发展最快的领域，显著提升了口腔修复的治疗效果和水平。

2.1  固定桥修复结构的三维有限元分析

问题描述：

固定桥是目前临床上较常见的恢复缺失牙齿形态与功能的修复体，但因其对牙合力的承担完全依靠两侧的基牙及其支持组织，因此研究基牙及支持组织的应力大小及分布显得尤为重要。同时针对基牙牙槽骨高度存在不同程度吸收的情况，依然可以利用三维有限元技术予以分析研究。

主要结果：

固定桥修复结构中基牙、牙周膜、牙槽骨、皮质骨、松质骨以及修复体等的应力大小及分布情况。

2.2  牙体缺损修复结构的三维有限元分析

问题描述：

 牙体缺损修复结构中主要涉及牙冠、基牙及支持组织。，其中牙体缺损修复手术中牙冠常采用桩核冠、金属瓷冠以及全瓷冠。不同牙冠对基牙及其支持组织的影响不一样，牙冠的应力状态以及基牙及其支持组织的应力大小和分布是评价手术成功与否的主要标志。

主要结果：

牙冠的应力大小及分布；基牙及支持组织的应力大小及其分布。

2.3  牙列缺损或牙列缺失修复结构的三维有限元分析

问题描述：

牙列缺损或牙列缺失修复结构的三维有限元分析主要从种植体、固定义齿以活动义齿三个方面进行研究。通过这三种方式进行修复后，牙周组织的生物力学性能有何影响一直是学者们关注的重点。

主要结果：

种植体-骨界面应力分布情况，基牙及支持组织应力大小及分布情况。

3、口腔种植

   口腔种植就是在牙齿缺损部位用特殊金属（主要是纯钛或钛合金）制作的人工牙根通过微创手术植入到牙槽骨内经过一段时间使之与骨形成骨结合后，链接上部结构进行修复，恢复与自然牙齿相同功能与美观的手术方法。

3.1  种植体长度、直径对种植义齿生物力学性能的影响

主要问题：

种植体长度和直径是对种植义齿生物力学性能影响的主要因素，其长度和直径的改变对种植体-骨界面的应力大小和分布有何影响，以及牙周支持组织的应力大小和分布有何变化，对临床上选择种植体具有实际指导作用。

主要结论：

种植体-骨界面的应力、应变变化情况；牙周支持组织的应力大小及分布情况。

3.2  种植体结构的优化设计分析

问题描述：

从有限元分析应用在口腔种植学的研究开始，就一直服务于如何进行种植体的设计，提高种植体的存留率。种植体的结构优化设计包括直径、长度、外形以及材料等多因素。

主要结果：

 通过优化设计分析，获得满足设计要求的最佳种植体结构参数。

3.3  利用三维有限元对种植体在组织中的植入角度、数目及位置研究

问题描述：

种植体在组织中的植入角度，数量级位置不仅对种植体本身的生物力学特性有很大的影响，对其周围组织的应力大小和分布也影响很大。在口腔种植临床手术中，确定种植体的植入角度、数量和位置是必须的过程。利用三维有限元技术模拟其过程简捷、高效。

主要结果：

种植体不同植入角度、数目及位置下的种植体、种植体-骨界面以及种植体周周组织的应力大小及分布情况。

4、口腔颌面外科

   口腔颌面外科是一门以外科治疗为主，研究口腔器官（牙、牙槽骨、唇、颊、舌、腭、咽等）、面部软组织、颌面诸骨（上颌骨、下颌骨、颧骨等）、颞下颌关节、涎腺以及颈部某些相关疾病的防治为主要内容的学科。

4.1  整形美容容貌预测有限元分析

问题描述：

针对涉及力学变化的整形外科手术，进行术前的有限元分析和设计，以提高手术疗效和稳固远期疗效的目的。

主要结果：

   整形前模型，预测的整形变形分布等。

4.2  颅面复合体三维有限元分析

问题描述：

   建立颅面复合体三维有限元模型，根据所研究矫治方法不同进行不同的计算设置，得到实用的计算结果。

主要结果：

   颅面复合体三维有限元模型，颅面复合体应力、应变、位移分布云图。

4.3  计算机辅助颌面外科手术患者的面部软组织有限元模型研究

问题描述：

   利用CT扫描、三维重建及有限元技术，建立患者面部软组织有限元模型，模拟截骨和骨位移，预测骨组织位移后相应软组织形变的情况后，输出术后软组织形态变化数据和图片。

主要结果：

   术前面部软组织有限元模型，术后软组织形态变化结果等。

4.4  利用有限元模拟颅面外科手术中的软组织改变

问题描述：

通过逆向工程技术还原术前颅面模型，在保证可视化效果以及高精度的前提下建立有限元模型，进行有限元模拟，分析颅面外科手术中的软组织变化情况。

主要结果：

术前表皮与颅骨结合的模型，术后颅面变形分布云图等。

5、口腔医疗器械

5.1  种植钉结构优化设计

问题描述：

从生物力学角度，模拟种植钉植入不同骨质颌骨内的直径和长度的优化设计分析，研究种植钉的直径和长度对颌骨的力学作用，提供种植钉研制生产所需的直径和长度等参数，为临床选择不同骨质中种植钉的最佳尺寸提供理论依据。

主要结果：

皮质骨应力、松质骨应力、种植体位移等与不同设计尺寸的变化曲线。

5.2  不同根管器械预备弯曲根管的有限元分析

问题描述：

利用有限元方法分析弯曲根管预备时根管壁及根管器械的应力分布，探讨根管预备不良形态和器械分离的力学机制。除了防止根管器械的扭转断裂，还应避免其弯曲疲劳断裂，因此亦可对根管器械进行疲劳分析，以对根管器械的力学性能做出更全面的评估，为临床弯曲根管的预备提供实验依据。

主要结果：

   根管器械应力分布，疲劳分析报告等等。

5.3  正畸治疗中矫治弓丝的有限元分析

问题描述：

对矫治弓丝在正畸治疗过程的力学行为进行有限元分析，研究弓丝减震特性，及其本身的力学性能，对矫治弓丝在正畸中的临床应用提供理论指导及选型标准。

主要结果：

   牙齿的应力及变形，弓丝的位移、应力变化等等。