牙颌三维有限元建模方法的研究进展
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
口腔修复生物力学中三维有限元法应用的研究进展及展望
维普资讯
医用生 物力学
１０ ２
２０ ０２年 ６月 第 １ ７卷
第 ２期
Ｊ ｕ ａ ｆＭｅ ｉａ ｉｍｅ ｈ ｎ ｃ Ｖ １ １ ，Ｎｏ ２ ｕ ｅ ２ ０ ｏ ｒ ｌ ｄ ｃ ｌ Ｂ ｏ ｅ ａ ｉｓ ｎ ｏ ｏ ．７ ． ，Ｊ ｎ ０ ２
研 究 进 展 及 展 望
龚璐璐 综述 ，丁祖 泉 审校
（ 同济大学生命科 学与医学工程 研究 院 ， 上海 ２０ ９ ） ００ ２
［ 关键词 ］ ０世 ０年代 以来 ， 随着 计算 机 技术 的进 步 ， 限元 分析 法 已逐 步发 展 成 为 工 程 中广 泛 有
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医用 生物力学
２０ ０２年 ６月 第 １ ７卷
第 ２期
ｌｌ ９
Ｊｕｎ ｌｏ ｄｃｌＢｏ ｅ ｔ ｉｓ Ｖ １ １ ｏ ｒａ ｆＭｅ ｉａ ｉｍ ｃｍｎｃ ｏ ．７，Ｎｏ ２，Ｊｎ ２ ０ ． ｕｅ ０２
・
综
述・
口腔 修 复 生 物 力 学 中三 维 有 限元 法 应 用 的
可采用直方 图修正法来改善 ｃ Ｔ图像质量 ， 采用高斯滤波进行 图像平 滑以减少噪声 ， 同时又采用 Ｓｂｌ ｏｅ 梯度算子检测边缘 。 目前 ， 颌骨及牙列 ｃ Ｔ图像 的三维重建仍是一 个难点 ， 由于 ｃ Ｔ扫描
间隔是 固定 的 ， 间不 可 能很 密 ， 有些 细 微结 构 （ 层 对 如牙 咬合 面 ） 说 ， 面 形 态 的变 化 出现 跳 跃 来 截 和不 连 续性 。一些 学 者 为此 采用 了过渡 截 面 以及 插 层 和 加 层 的方 法 ， 以保 证 牙 颌 组 织 中各 结 构
特征 的完整 性 。还 有 一些 学 者在 多参 数 软 件 ＰｏＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｐ ｗ ｒ ｈｐ ｒ／ ｎｉ ｅｉ 及 ｏ ｅ Ｓａｅ平 台上 ， 用 Ｃ ｎ ｎ 应 Ｔ断
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
下颌第一磨牙纵折三维有限元分析的开题报告
下颌第一磨牙纵折三维有限元分析的开题报告
一、研究背景
近年来，越来越多的牙齿疾病受到人们的重视，其中，牙齿断裂是
一种常见的疾病。
下颌第一磨牙受到外力撞击或咀嚼过度等原因，容易
出现断裂。
牙齿断裂会导致口腔感染、咀嚼功能下降等问题，影响人们
的生活质量。
因此，了解下颌第一磨牙断裂的机理和研究其承载能力是
非常有意义的。
二、研究目的
本研究旨在通过三维有限元分析，探究下颌第一磨牙的纵折机理，
以及断裂时的承载能力。
三、研究内容
1.建立下颌第一磨牙的三维有限元模型；
2.对不同初始载荷情况下下颌第一磨牙的应力和应变分布进行分析；
3.研究下颌第一磨牙在不同断裂位置和断裂形态下的承载能力。
四、研究方法
本研究采用三维有限元方法，通过ANSYS有限元软件建立下颌第一磨牙的三维模型，并在模型上施加不同的初始载荷，模拟牙齿在咀嚼和
受外力撞击时的应力分布。
通过分析模拟结果，确定牙齿纵折的机理和
断裂时的承载能力。
五、研究意义
本研究的结果可以为下颌第一磨牙的临床治疗提供理论依据，指导
牙科医生在治疗牙齿断裂时的处理方法和临床操作，为人们保护和维护
口腔健康提供帮助。
同时，本研究的方法和思路也可以为其他领域的工
程研究提供参考。
六、研究进度
目前，我已经完成了下颌第一磨牙三维有限元模型的建立，并初步
探究了不同初始载荷下牙齿的应力分布情况。
下一步，我将继续开展研究，深入探究下颌第一磨牙纵折机理和承载能力。
预计研究周期为1年。
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。
上颌前方牵引的三维有限元研究进展
５７０９９００４
由于颅 颌 面 骨结 构 的 不规 则性 ，如何 将 其 数字 化并 建 立 适 宜 的 模 型 是 有 限元 分 析 的 关 键 。１９８６ 年 日本 学 者 Ｍｉｙａｓａｋａ等 利用 干颅 骨运 用 机 械切 割 、逐层 拍照 、解 剖结 构 图人 工描 记 等 方 法 ，第 一 次 建立 较为 可靠 的颅 面 复 合 体模 型 ，为颅 面 复合 体 的 生 物力学 研究 提供 了模 型基 础 。随着 ＣＴ技 术 的发 展 ，１９９４年赵 志河 等 以 １５岁 男 孩 为研 究对 象 ，用 ＣＴ扫描 了颅 骨 ３５个层 面 ，建 立 了 由 １８２０个 节 点 和 １７０２个 单元 组 成 的三 维 有 限元 模 型。有 限元 分析 结果 的准 确 性和科 学 价值很 大程度 上取 决 于模 型 的 精确 程度 。随着计 算 机 运 算水 平 的不 断提 高 、建 模 技术 的完 善 以及计 算 机 断 层 扫描 精 度 的改进 ，近年 来 构建 的模 型精度 已经 有很 大提 升 。
前方 牵引
有 限元 分析法 已经被越来 越 多 的应 用于 上颌 骨 前方 牵 引的 生物力 学 研 究 ，国 内外 学者 通 过 大量 的 研究 ，不 断探 索最适 宜 的前牵 引方 向及力 值 ，为临床 应 用前牵 引矫 治提 供 了科学 的理论 依据 。
１．上颌 前方 牵 引方 向 利 用 已建 立 的颅 面复 合 体 的三 维有 限元模 型 ， Ｔａｎｎｅ等 发 现对 模型 第一 磨 牙颊 侧 施 以水 平 向前 力使 颅上颌 复合 体 向前移 位 的 同时也 使其 向前 上旋 转 ，而 ３０。斜 向下 的力 使 上颌 骨 基本 向前平 移 ，且 应 力分 布 比较 均 匀 。Ｍｉｙａｓａｋａ等 也 在 此 模 型 基 础 上 ，研 究表 明在 尖 牙 上 施 加 斜 向下 ３０。牵 引 力 是 前 方牵 引 的最 适 选 择 。赵 志 河 等 叫建 立单 侧 颅 面复 合体 三维 有 限元模 型 ，研 究 认 为从 功能 猞 平 面 向前 下 ３７。为最有 效 方 向。张 国华等 ¨¨在 研究 中发 现在 尖牙 近 中施 以 ５００ｇ／侧 力 前 方 牵 引 ，牵 引 与 拾 平 面 呈 前 下 ４０。时 ，上颌 骨 平 行移 动 。林 伟 就等 ¨ 在 双 侧 上颌 尖 牙近 中牙 槽 骨 处施 加 ５００ｇ／侧 矫 形力 ，当 牵引 角 度 与 水 平 面呈 ３０。～４０。之 间 的某 个 前 方 牵 引角 度颅 上颌 复合 体 可 出 现平 动 ，而 当牵 引角 度 小 于 ３０。时颅上 颌 复 合 体呈 逆 时 针旋 转 ，当 角 度 大 于
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。