牙齿和牙齿矫正器械的三维有限元研究

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随着社会的不断发展,经济水平的不断提高,人们的审美意识和对生活品质的要求越来越高,对矫治错牙合畸形的要求也越来越迫切,口腔正畸临床技术蓬勃发展。在这个前提下,计算机体层摄影技术(CT)在口腔中的应用应运而生。CT了解骨骼畸形、牙根发育状态、牙齿与邻牙之间的相互关系和牙齿、牙周情况,但要真正了解在正畸过程中牙齿的位移及各组织的应力分布情况,仅仅依靠CT扫描或者力学实验是非常不够的,因为生物系统相当复杂,通常的力学实验基本上无法直接应用于人体,生物系统建模与仿真研究可把生物系统简化为数学模型,并对这些模型用计算机进行分析,以代替复杂、昂贵乃至无法实现的实验。本论文简单介绍了口腔正畸学科基础及口腔正畸生物力学的发展,指出了论文的研究背景和研究意义。介绍了牙齿和矫正器械实体模型的建立过程,其中重点介绍了牙齿的建模过程,探讨了现在国内外常用的几种建立模型的方法,本研究利用CT扫描健康青年的牙齿,将保存的DICOM格式的文件在E-film医学成像软件中打开,然后利用MATLAB程序编程对牙齿各组织进行边界识别,导入ANSYS10.0里进行牙齿、牙周膜、牙槽骨模型的建立。本文利用基于参变量变分原理的有限元参数二次规划法和多重子结构技术对弓丝和托槽之间接触力也就是弓丝在托槽内就位时产生的反弹力进行求解。对弓丝产生的反弹力的规律进行了总结归纳。这也是本文的亮点所在。本文将所求得的弓丝的反弹力施加于所建立的牙齿及矫正器械的有限元模型上对牙齿各组织的应力分布及位移趋势进行分析,根据所查资料,目前正畸力均是以集中力或集中力矩的形式进行施加,这样势必会有误差。所以我们建立的有限元模型更加准确。必然会为正畸临床治疗提供重要的理论依据,为今后的其他研究奠定基础。
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