三维有限元法在口腔正畸生物力学研究中应用论文
三维有限元在口腔正畸的应用进展
三维有限元在口腔正畸的应用进展摘要：作为一种新型治疗技术，隐形矫治技术受到患者的广泛青睐，其优点包括美观、舒适、方便和有效性的可预测性。
但它仍处于发展阶段，仍然不能有效控制牙齿的三维运动，相关的生物力学作用机制尚不清楚。
口腔正畸过程是力所体现的过程，因此口腔正畸的研究与生物力学分析密不可分。
有限元分析（FEA）是通过计算机模拟口头情况进行的机械分析，有效、快速，避免了伦理问题，具有独特的技术优势和重要的临床重点。
本文主要回顾了近年来口腔正畸学的研究。
有限元分析（FEA）是一种分析结构应力和应变的数值方法，其基本思想是将复杂几何体划分为更小、更简单的有限元，对其进行分析，然后进行积分，以给出整个复杂几何体的解[1]，FEA现已成为预测天然牙齿、假牙、植入物和周围骨骼上应力和变形分布分析的重要工具。
可以计算研究对象各部分的几何特征、材料特性、边界条件、荷载、界面和收敛性。
基本原理是将复杂的连续弹性体分解成更小、更容易表达的有限单元，然后用更容易解决的有限单元替换复杂的几何形状，并研究每个单元的性质[2, 3]。
简言之，这是一种零乘积为整数的分析方法。
不可见装置与牙齿本身具有复杂的形状，不可见装置与牙齿表面的接触是非附着型的，这导致手术力可以作用在牙冠表面的任何位置，很难确认其力的确切位置以及产生的力和力矩，三维有限元方法可以根据实验需要通过约束求解。
通过模拟对复杂几何对象建模，然后计算约束大小和模型位移的全局和局部变化[4]。
本文主要回顾了三维有限元方法在正畸学中的应用研究。
1三维有限元分析在正畸学领域的应用研究口腔正畸学侧重于研究矫形力传递产生的应力的分布和规律性，探索矫形治疗的机制。
在错牙合畸形的正畸病例中，使用微支化抗体具有良好的治疗效果，但其高失败率是主要问题。
种植角度、微枝抗性类型和应力方向对应力面积和应力大小有显著影响。
不适当的设计和不均匀的施力分布会直接约束螺钉，影响销的稳定性，刺激周围组织并引起炎症。
三维有限元法在口腔正畸学中的应用进展
现 从 断层图片到有 限元软 件之间的 链接 ， 将几何模 型 输 出为供 有限元 分析 的实体 或单元 网格模 型文件 ， 对
实体或单元赋 予材 料属性 （ 如线弹性 材料 需要知 道各
生物 组 织的弹性 模 量和 泊松 比） 施加 载 荷和 边界 条 ，
件后 求解 ， 分析计 算结果 。 随着 计算机 技术 的发 展， 限元 法的研 究范 围愈 有
・２ ・ ４
空 军医学杂志 ２ １年３ ｌ第 ２ 卷 第 １ Ｍｅ ｉ ｌ ｏｒａ ｏ Ａ ｒ ｏ ｅ ｏ． ，Ｎ ．，Ｍａｃ ，２ １ ０２ Ｙ ８ 期 ｄ ａ Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉＦ ｒ ，Ｖ １ ８ ｏ１ ｃ ｃ ２ ｒ ｈ ０２
三 维 有限元 法在 口腔 正畸 学 中的应用进展
工具对 研究 对象 进行结 构分割 ， 用不 同色彩产生高分
辨 率原形 再 现该分 层图像信息资料 ， 可视 化 以后形成
一
个与Ｃ Ｍ、 ｄ ＡＤ Ｔ Ｍｅ Ｃ 直接 接 口的文件 ， 迅速 地将Ｃ Ｔ 或ＭＲ 等 数据转 换 成三 维Ｃ Ｉ ＡＤ或快速 成 型所需 的模 型文件 ， 几何模 型 建好 以后 ， 用软件 的Ｆ Ａ模 块 实 利 Ｅ
织健康 的正畸 患者。 陈文 静 等 对 离体 牙齿建 立 的牙 齿、 牙周膜 、 牙槽骨三 维 实体模 型进 行三维 有 限元研
究， 发现 随 着牙周支持 骨 组织高 度的 降低 ， 牙槽嵴 顶 和唇侧 根尖牙周膜应 力逐渐 增大 ， 提示 临床 对矛周 支 持骨 组织高度 降低的 牙齿 进行正畸治 疗时 ， 其力值 应 作适 当调整 。 １ 三 维有限元法在正畸支抗 种植体中的应 用 ． ２
线性 分析的实用 、 效 、 有 方便的应 力分析方法 。 ９ ３ 】 １ ７ 年Ｔ ｒｓ ｅ 首 次将其应 用 于 口腔 医学 领域 ， ｈｅｈｒ 使用有 限元 法分析 牙受 力后牙体 和牙周组 织的应 力分布 。 经 过３ 多年 的发 展 ， ０ 有限元 法 已成 功应 用于 口腔 医学 各
浅析三维有限元法在口腔正畸矫治中的应用
浅析三维有限元法在口腔正畸矫治中的应用作者：王航来源：《维吾尔医药》2013年第06期摘要：有限元法是随着计算机技术发展起来的一种现代技术方法，它是将无线维的空间转化为有限维空间，它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子领组成，先对较简单的问题进行求解，进而推导出满足条件的问题。
目前三维有限元法在口腔正畸领域也具有应用，并且越来越占有重要的地位。
关键词：三维有限元法；口腔正畸；矫治有限元法（FEA）的基本概念是用较为简单的问题代替复杂的问题而后求解，它是随着电子计算机发展起来的一种现代计算方法，它是首先在50年代连续体力血领域、动态特特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后被广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。
而三维有限元法是一种高效、精确、低成本、材料非线性、几何非线性分析的使用、方便的应力分析方法。
1973年，三维有限元法被首次应用于口腔医学领域，并经过逐步的发展，目前被成功应用于口腔医学的各个领域。
本文就三维有限元法在口腔正畸矫治中的应用进行分析。
1三维有限元法在口腔正畸矫治中的应用1.1三维有限元法在牙周组织应力分布中的应用 Cattaneo等【1】认为牙周组织的独特形态学结构决定了其说能承受正畸力量的大小，持续的轻微正畸例作用于牙周组织则会表现为间歇性力。
近年来，牙周疾病导致牙槽丧失的患者不断增多，牙槽骨数量和质量的改变，会使牙周组织对正畸力的反应有别于正常者。
陈文静等【2】在对离体牙齿建立的三维模型中，应用三维有限元进行研究发现随着牙周支持骨组织高度的降低，牙周组织应力的分布也会逐渐增大，可提示临床在对牙周支持骨组织高度降低的患者进行正畸治疗时，应适当调整其应力值，使其达到合适的范围，增加正畸治疗的成功率。
1.2三维有限元法在正畸种植体中的应用临床对具有一个锚状种植体基牙的固定部分的义齿的应力分析发现，与自然做基牙的固定体比，种植体基牙在其周围骨组织中的应力要比自然基牙要大，且在种植体基牙的颈部有一个明显的应力集中部位。
无托槽隐形矫治技术生物力学效应的有限元法研究
无托槽隐形矫治技术生物力学效应的有限元法研究随着医疗技术的不断发展，无托槽隐形矫治技术已成为牙科矫治领域的一项重要突破。
它不仅解决了传统托槽矫治技术所带来的外观不美观、难以清洁等问题，更具有更好的舒适性和生物力学效应。
本文将以“无托槽隐形矫治技术生物力学效应的有限元法研究”为中心，详细阐述无托槽隐形矫治技术的生物力学效应，并探讨有限元法在研究中的应用。
首先，无托槽隐形矫治技术的生物力学效应是其具有的一大优势。
相比传统托槽矫治技术，无托槽隐形矫治技术在牙齿移动方面更加平稳、温和。
矫治过程中，通过无托槽隐形矫治器材对牙齿施加逐渐增加的力量，使牙齿逐渐调整到理想位置。
这种渐进式的力量施加方式避免了传统托槽矫治技术所带来的疼痛和不适感，同时减少了对牙齿和周围组织的损伤。
其次，有限元法在无托槽隐形矫治技术生物力学效应研究中起到了重要作用。
有限元法是一种数值计算方法，通过将连续体划分为有限数量的单元，对每个单元进行离散化处理，然后根据物理方程和边界条件计算每个单元的行为，从而得到整个体系的性能。
在无托槽隐形矫治技术的研究中，有限元法可以模拟和分析牙齿在矫治过程中的变形、应力分布等生物力学效应，为优化矫治器材设计和矫治方案提供理论依据。
在有限元法研究无托槽隐形矫治技术生物力学效应时，需要进行牙齿和矫治器材的几何建模和材料特性的定义。
通常，牙齿可以简化为一个三维模型，而矫治器材可以建模为一种弹性体。
通过设置合适的边界条件和加载条件，可以模拟真实的矫治过程。
然后，通过求解有限元方程组，可以得到牙齿和矫治器材的变形、应力分布等结果。
通过对这些结果的分析，可以评估矫治器材的效果，优化矫治方案。
除了研究无托槽隐形矫治技术的生物力学效应，有限元法还可以应用于其他牙科领域的研究。
例如，可以利用有限元法研究牙齿的咬合力学，分析不同咬合方式对牙齿和颌骨的影响。
同时，有限元法也可以应用于牙齿修复和种植的研究，模拟和分析修复体在口腔环境中的受力情况，为修复方案的设计提供指导。
三维有限元法在正畸生物力学研究中的应用及新进展
５ 时 ， 周 膜 远 中面 产 生 均 匀 分 布 的压 应 力 ， 齿 整 体 移 动 。 ） 牙 牙
作 者 还 观 察 到 磨 牙 的 应 力 集 中 区位 于 根 分 叉 处 的牙 根 表 面 ， 这 与 前 牙 的 应 力 集 中 区 位 于 根 尖 处 有 区 别 。提 示 当 正 畸 牙 移 动 时 ， 牙 相 对 于前 牙 更 不 易 发 生 根 吸 收 现 象 。２ ０ 年 ， 磨 ０１ Ｑ ａ［ 也 采 用 三 维有 限 元 法建 立 正 常 牙 周组 织模 型 ， 而 计 ｉｎ。 从 算 出 牙 齿 的 阻 抗 中心 和 旋 转 中 心 以及 应 力 分 布 特 点 。但 他 将 牙 周 膜 主 纤 维 与 基 质 分 开 建 模 ， 真 实 的 反 映 了 牙 周 膜 的 更 结 构 。分 析 结 果 显 示 虽 然 主 纤 维 的 方 向 和 力 学 特 性 对 阻 抗 中 心 和 转 动 中心 的位 置 及 牙 周 膜 基 质 和 牙 槽 骨 内 的应 力 分 布 影 响 不 大 ， 是 如 果 不 把 主 纤 维 考 虑 进 去 ， 力 的 大 小 和 但 应
自从 有 限元 的 概 念 提 出 以来 ， 限 元 法 （ Ｅ 在 解 决 有 Ｆ Ｍ） 复 杂 工 程 问题 上 得 到 了广 泛应 用 ， 其 是 应 用 于 人 类 生 物 学 尤 研 究 时 ， 示 了 极 大 的 优 越 性 。有 限 元法 在 正 畸学 领 域 的应 显 用始于 ２ Ｏ世 纪 ８ Ｏ年 代 ， 期 为 二 维 有 限 元 分 析 ， 着 生 物 早 随 力 学及 计 算 机技 术 的快 速 发展 ， 维 有 限 元 分 析 展 现 了广 阔 三 的应 用 前 景 。早 期 的研 究 多 集 中 于 正 常 牙 颌 组 织 受 到 正 畸 作 用 力 时 ， 周 应 力 分 布 特 点 的研 究 ， 牙 在 不 同 作 用 力 系 牙 及
三维有限元法在口腔正畸生物力学研究中应用论文
三维有限元法在口腔正畸生物力学研究中的应用【摘要】目的探讨在口腔正畸生物力学研究中应用三维有限元法的情况，为口腔正畸学研究提供理论依据。
方法回顾性分析我院自2010年12月至2012年12月之间接收诊治的口腔正畸患者98例临床诊治情况，将所有平均分成两组，研究组患者应用三维有限元法进行治疗，对照组患者进行常规治疗，统计学对比两组患者治疗效果，p0.05），可以进行对比研究。
1.2 治疗方法1.2.1 常规治疗[2] 临床根据对照组患者畸形情况以及患者矫正愿望制定矫正方案，照像、x线片与牙模准备，分牙、拔牙，然后进行上牙套矫正，牙齿干燥后进行蚀刻，添加粘结材料，将牙套上结扎弓丝，矫正一个月后入院复诊，调整并定型后将牙套摘除，评价疗效。
1.2.2 三维有限元法治疗[3] 研究组患者应用三维有限元法进行口腔正畸治疗，首先进行网格划分，分割待解区域使其成为有限单元集合，主要以四面体为形状，连接单元、节点形成网格，对每个单元进行单元分析，分析节点位移与节点力的关系，对多单元形成的整体进行整体分析，求解节点位移，ct图像建立数学模型，应用ct仪扫描模型后获取二维图像，并将图像数据输入三维有限元分析软件中得出三维有限元模型，根据患者牙体组织、上下颌骨以及颅颌面复合体形态选择固定矫正方法，主要选用mbt直丝弓矫治器，矫正15天后复诊，评价矫正效果。
1.3 疗效评价研究组患者矫正15天复诊，对照组患者矫正30天复诊，评价患者矫正后牙齿整齐程度，显著疗效患者牙齿排列整齐，牙缝收缩较好，中线对称，术后完全不影响正常生活；一般疗效患者牙齿排列较整齐，牙缝收缩良好，中线对称，术后牙齿有轻微疼痛感；无效患者牙齿较术前整齐程度无变化，牙缝较大，中线不对称，术后牙周组织有严重疼痛感。
治疗有效率为显著疗效率与一般疗效率总和。
1.4 统计学方法运用spss13.0统计学软件对研究组与对照组患者数据进行统计对比，结果进行t检验，计数资料进行χ2检验，p<0.05。
三维有限元方法在口腔种植修复领域的应用及展
三维有限元方法在口腔种植修复领域的应用及展【关键词】三维有限元方法口腔种植修复种植义齿是采用人工种植体，植入颌骨获取固位支持的修复体。
目前的临床应用证明根状和柱状种植体能取得良好长期的骨结合。
国内外对种植体的研究主要集中在骨结合界面的研究、种植体生物力学的研究，还有种植体材料及表面工艺的研究。
对于生物力学的研究主要集中在如何分散颌力减小应力集中引起的骨质病理性吸收。
有限元方法( Finite ElementMethod ，FEM) ，是从工程数学分析发展起来的求解连续介质力学问题的数值分析方法，它与电子计算机技术相结合，能够有效的对结构性能较为复杂的物体进行应力分析，其原理是将连续的弹性体分割成有限个力学单元，以其结合体来代替原弹性体，并逐个研究多个单元的性质，从而获得整个弹性体的性质。
Clough 等于1960 年明确提出有限元方法的概念，并在1973年由美国密执安大学的Farah，将FEM引入了口腔医学研究。
自1983年后，FEM在口腔生物力学，特别是口腔修复学应力分析研究中作为一种有效的数学工具得到了广泛的应用。
近几年被引入到了种植修复体的应力分析当中。
本文就三维有限元方法在口腔种植修复领域的应用作一综述。
有限元分析在口腔种植修复领域，主要涉及以下几个方面。
1 种植体―骨界面应力分析包括载荷、种植体材料属性、几何形态、表面外形、直径、长度，以及颌骨质量等对界面应力的影响。
研究的主要目的在于改善种植体的外形及材料性质从而使该界面在不同的载荷作用下获得更佳的应力分布状态。
目前对颌骨受力的研究比较一致的结论是在垂直加载下，种植体颈部周围的骨皮质和根尖部的骨松质出现应力集中[1]。
在斜向加载下，种植体的唇侧颈部骨皮质出现应力集中[2]。
关于长度对于骨界面的影响有两种结论，一种是认为影响不大，比如Meijer[3]和Sertgoz[1]165认为随着长度的增加，应力降低不明显，说明种植体长短对骨界面最大应力值影响不大，临床上进行口腔种植手术设计时无须过分强调种植体的长度选择[4]。
种植牙骨界面生物力学三维有限元研究
种植牙骨界面生物力学三维有限元研究引言：牙齿缺失严重影响了人们的口腔健康和咀嚼功能，种植牙是一种常见的治疗方法。
种植牙的成功与否主要取决于种植体与骨界面的稳定性和生物力学特性。
为了深入了解种植牙骨界面的生物力学特性，三维有限元分析被广泛应用于该领域的研究中。
本文将探讨种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的相关内容。
一、种植牙骨界面的生物力学特性种植牙骨界面是种植体与周围骨骼之间的连接界面，其稳定性和生物力学特性对种植牙的长期成功至关重要。
种植牙骨界面的研究主要包括力学特性、应力分布和生物力学行为等方面。
二、三维有限元分析在种植牙骨界面研究中的应用三维有限元分析是一种数值模拟方法，通过将复杂的生物力学问题简化为有限数量的元素，并通过求解微分方程组来模拟和分析力学行为。
在种植牙骨界面研究中，三维有限元分析可以提供详细的力学特性和应力分布信息，为种植牙的设计和优化提供依据。
三、种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的意义种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的意义在于深入了解种植牙骨界面的力学特性和应力分布，为种植体的设计和优化提供理论依据。
通过模拟种植牙骨界面的力学行为，可以预测种植体的长期稳定性和寿命，并为临床医生提供指导，以提高种植牙的成功率。
四、种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的方法种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的方法主要包括建模、网格划分、材料特性设定和边界条件设定等步骤。
通过合理的建模和参数设定，可以准确地模拟种植牙骨界面的力学行为，并得到可靠的结果。
五、种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的应用种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的应用主要包括种植体设计优化、骨界面稳定性评估和种植牙成功率预测等领域。
通过对种植牙骨界面的力学行为进行模拟和分析，可以指导种植体的设计和优化，提高种植牙的成功率。
六、种植牙骨界面生物力学三维有限元研究的挑战与展望种植牙骨界面生物力学三维有限元研究仍面临一些挑战，如模型的准确性、材料参数的确定和实验验证等。
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三维有限元法在口腔正畸生物力学研究中的应用
【摘要】目的探讨在口腔正畸生物力学研究中应用三维有限元法的情况，为口腔正畸学研究提供理论依据。
方法回顾性分析我院自2010年12月至2012年12月之间接收诊治的口腔正畸患者98例临床诊治情况，将所有平均分成两组，研究组患者应用三维有限元法进行治疗，对照组患者进行常规治疗，统计学对比两组患者治疗效果，p0.05），可以进行对比研究。
1.2 治疗方法
1.2.1 常规治疗[2] 临床根据对照组患者畸形情况以及患者矫正愿望制定矫正方案，照像、x线片与牙模准备，分牙、拔牙，然后进行上牙套矫正，牙齿干燥后进行蚀刻，添加粘结材料，将牙套上结扎弓丝，矫正一个月后入院复诊，调整并定型后将牙套摘除，评价疗效。
1.2.2 三维有限元法治疗[3] 研究组患者应用三维有限元法进行口腔正畸治疗，首先进行网格划分，分割待解区域使其成为有限单元集合，主要以四面体为形状，连接单元、节点形成网格，对每个单元进行单元分析，分析节点位移与节点力的关系，对多单元形成的整体进行整体分析，求解节点位移，ct图像建立数学模型，应用ct仪扫描模型后获取二维图像，并将图像数据输入三维有限元分析软件中得出三维有限元模型，根据患者牙体组织、上下颌骨以及颅颌面复合体形态选择固定矫正方法，主要选用mbt直丝弓矫治器，矫正15天后复诊，评价矫正效果。
1.3 疗效评价研究组患者矫正15天复诊，对照组患者矫正30天复诊，评价患者矫正后牙齿整齐程度，显著疗效患者牙齿排列整齐，牙缝收缩较好，中线对称，术后完全不影响正常生活；一般疗效患者牙齿排列较整齐，牙缝收缩良好，中线对称，术后牙齿有轻微疼痛感；无效患者牙齿较术前整齐程度无变化，牙缝较大，中线不对称，术后牙周组织有严重疼痛感。
治疗有效率为显著疗效率与一般疗效率总和。
1.4 统计学方法运用spss13.0统计学软件对研究组与对照组患者数据进行统计对比，结果进行t检验，计数资料进行χ2检验，p<0.05。
两组患者治疗疗效有显著性差异，研究有统计学意义。
2 结果
研究组患者经治疗显著疗效24例（48.9%），一般疗效22例（44.9%），无效3例（6.2%），总有效率为93.9%，对照组患者经治疗显著疗效19例（38.8%），一般疗效23例（46.9%），无效7例（14.3%），总有效率为85.7%，对比两组患者疗效有显著性差异（p<0.05），研究有统计学意义，见表1
3 结论
三维有限元法在口腔正畸生物力学中应用效果显著，目前以广泛推广应用，在临床治疗中对比常规治疗方式优势明显，建立的矫治模型精确，由于口腔生物组织形态复杂多样，常规建模效果较差，三维有限元法利用ct技术以及三维激光扫描技术，准确对患者口腔生物组织进行建模，为口腔正畸治疗提供准确模型，是手术取得
良好疗效的重要保证[4]。
随着计算机技术与生物科学技术的长足进步，三维有限元法在口腔正畸生物力学上取得较快发展，有限元的模型更加精确，本研究中选用的ct图像建模方法在无创伤情况下快速获得患者数据，误差小，加快了矫治治疗速度，选择的mbt 直丝弓矫治器高效美观，矫治的力度柔和，保证了患者在矫治的过程中无显著疼痛感，而且缩短了复诊时间，临床治疗效果均显著优于常规治疗。
综上所述，在口腔正畸生物力学研究中应用三维有限元法矫正效果显著，患者治疗依从性良好，临床疗效较其他方法显著，进一步促进了口腔正畸生物力学的发展，在临床中应广泛应用。
参考文献
[1] 王红梅.回顾口腔正畸临床与基础研究及进展[j].中国医药科学，2012，2（10）：38-39.
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[3] 田野.吴建勇.三维有限元法在正畸生物力学研究中的应用
及新进展[j].实用临床医学，2007，8（05）：126-128.
[4] 张莹.彭慧.三维有限元法在正畸生物力学中的研究进展[j].齐齐哈尔医学院学报，2013，34（02）：249-251.。