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牙齿与桩核三维有限元建模的初步探讨
目的:初步探讨如何建立可靠有效的牙齿与铸造桩核三维有限元模型.方法:采用切片法三维重建,人工网格划分并设定相应边界、加载条件.结果:本实验所建模型基本拟合了牙齿桩核的形态并符合其受力和约束情况.结论:牙齿与桩核三维有限元模型的可靠性取决于有效的三维重建,所选择网格数量、类型,所赋于材料力学特性参数的正确性及所设定边界条件应尽可能接近实际情况.
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摇椅形唇弓作用下下颌中切牙牙周膜应力分布的三维有限元研究
目的通过建立下中切牙的三维有限元模型对不同深度摇椅弓作用下牙周膜应力分布情况进行定性定量研究.方法采用有限元分析软件建立下中切牙牙周膜的三维有限元模型,所建模型包括783个节点、984个单元.分析其在摇椅弓作用下的应力分布规律.结果摇椅弓作用下下切牙牙周膜在唇侧颈缘和根中部为压应力区,在舌侧颈1/3为拉应力区,根尖部为压应力集中区.结论摇椅弓作用下下切牙有压低、唇倾的趋势,且此趋势随摇椅弓深度的加深而愈加明显.
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肩台瓷长度对金瓷冠应力的影响
目的分析不同肩台瓷长度对金瓷冠应力分布的影响.方法设计18个模型,利用二维有限元分析法计算在9种加载条件下,各模型瓷层、粘接层及牙体组织层的拉应力、压应力、剪切应力及Von-Mises应力.结果 3种龈缘牙体预备形态时,肩台瓷长度对金瓷冠应力值分布均无明显影响.结论基底冠唇侧边缘短于预备体龈缘的设计没有影响全瓷颈缘的强度,临床可以将短于预备体龈缘1～2 mm的基底冠设计用于前牙修复以达到更好的美观效果.
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桩核对根管治疗牙修复后强度的影响
目的 比较不同修复方法对根管治疗牙修复后强度的影响.方法 60个完整拔除的人上中切牙,根管治疗后随机分为5组,每组12个.A组:完整的根管治疗牙;B组:根管治疗后烤瓷熔附金属(PFM)全冠修复;C组:牙体预备保留2.0 mm高的牙本质套圈,铸造金属桩核及PFM全冠修复;D组:牙体预备无牙本质套圈,铸造金属桩核及PFM全冠修复;E组:牙体预备保留2.0 mm高的牙本质套圈,Parapost预成桩、复合树脂核及PFM全冠修复.在MTS 810材料试验机上沿与牙长轴成135度方向加载,测试折裂强度.结果采用方差分析.结果牙体预备保留2.0 mm高的牙本质套圈,铸造金属桩核及PFM全冠修复者折裂强度高,为(1793.59±387.93)N;完整的根管治疗牙次之,为(1466.68±240.11)N;其余3组的折裂强度(958.49±286.02)N、(992.98±291.00)N、(994.94±285.04)N之间,差异无显著性.修复牙有无牙本质套圈,其折裂强度间差异有高度显著性(P<0.01).结论桩核能否增强根管治疗牙的抗折裂强度与其修复设计有关,牙本质套圈可明显增强根管治疗牙的抗折裂能力.
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应力环境影响双侧卵巢切除大鼠下颌骨骨量变化的研究
目的 观察双侧卵巢切除(去势)(ovariectomy, OVX)大鼠下颌骨应力环境改变与下颌骨骨量的关系.方法 拔除大鼠右侧上颌全部磨牙,使咀嚼侧(左)、非咀嚼侧(右)下颌骨分别处于相对的高低应力环境中;利用去势手术(OVX)模仿绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis).依此将48只雌性大鼠分为4组:①OVX+拔牙组,②OVX+非拔牙组,③Sham-OVX(假去势)+拔牙组,③Sham-OVX+非拔牙组.在实验1.5个月和3个月时应用单光子骨密度仪对各组大鼠下颌骨双侧进行骨密度测量.结果 去势大鼠下颌骨骨量显著低于正常对照组大鼠(P＜0.05).对于正常大鼠,在拔牙3个月时,低应力侧下颌骨骨量显著低于高应力侧(P＜0.05),但它们与非拔牙对照组的差异均无显著性.对于去势大鼠,低应力侧下颌骨骨量显著低于高应力侧(P＜0.01),在3个月时,低应力侧骨量显著低于OVX同期对照组(P＜0.05),而高应力侧下颌骨骨量显著高于OVX同期对照组(P＜0.05),但与Sham-OVX同期对照组比,仍显著偏低(P＜0.05).结论 咀嚼功能可减缓雌激素低下所引起的下颌骨快速骨丢失,对于保持下颌骨骨量有一定的作用;而咀嚼功能低下或缺失则加重其骨丢失进程.因此,对于有骨质疏松症的患者,应尽早恢复其咀嚼功能.
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多孔结构钛种植体对周围骨组织应力分布影响的三维有限元分析
目的 分析内芯致密外层不同孔隙率结构的钛种植体周围骨组织应力分布情况,评估多孔结构钛种植体的生物力学性能.方法 建立5组直径为4.1 mm的种植体三维有限元模型:实心(A组)、外层孔隙率为30％中央实心支柱直径分别为1.5和3.1 mm(B和C组)、外层孔隙率为40％中央实心支柱直径分别为1.5和3.1 mm(D和E组);同时建立4类骨组织、上颌第一前磨牙牙冠、基台模型.将5组种植体装配于Ⅲ类骨组织中,分别施加150 N垂直和50 N侧向载荷;将5组种植体分别装配于4类骨组织中,加载极限(牙合)力载荷;分析种植体及周围骨组织von Mises应力分布.结果 各种载荷条件下B～E组多孔结构钛种植体骨界面大von Mises应力均大于A组.极限(牙合)力载荷下,随着种植体多孔层厚度和孔隙率的增加,以及骨组织质量的降低,骨组织的大von Mises应力增加.在Ⅲ类骨中垂直加载时A组大von Mises应力为17.56 MPa,B、C组种植体大von Mises应力较A组大,D、E组进一步增大,可达69.24 MPa;侧向载荷、极限(牙合)力载荷下结果相似.同组种植体周围骨应力随骨组织质量降低而增加,D组种植体周围骨组织大von Mises应力可达134.95 MPa.结论 种植体的多孔结构有利于应力向周围骨组织传导,可增加骨组织受到的力学刺激,但若(牙合)力大小、方向不当,或骨组织质量不佳,则多孔结构种植体可能产生病理性应力.
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种植体即刻负重的临床修复设计
目前,口腔种植被认为是牙列缺损及牙列缺失患者佳的修复选择~([1]).经典的方法要求,种植体植入后必须经过3～6个月的无负荷愈合期,再行咬合功能修复,才能形成骨结合(osseointegration),获得具有较高强度的应力传导结构~([2]).
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应力对人牙周膜成纤维细胞Ⅰ型胶原和纤连蛋白mRNA表达的影响
目的 探讨机械应力下人牙周膜成纤维细胞(human periodontal ligament fibroblasts,hPDLF)Ⅰ型胶原和纤连蛋白mRNA表达的变化,为阐明力信号的细胞内转导机制提供依据. 方法 对体外培养的hPDLF分别施加不同动态张、压应力(强度为1000、2000、4000 μstrain,加力时间为0、0.5、1、4、8、12 h),定量聚合酶链反应(PCR)检测Ⅰ型胶原和纤连蛋白mRNA表达. 结果 随时间延长1000 μstrain张应力和压应力均使Ⅰ型胶原和纤连蛋白mRNA表达增强,2000 μstrain和4000 μstrain张应力均使Ⅰ型胶原mRNA表达先增强1 h后减弱,而2000 μstrain和4000μstrain压应力均使Ⅰ型胶原mRNA表达持续减弱,2000 μstrain张应力和压应力均使纤连蛋白mRNA表达持续增强,而4000 μstrain张应力和压应力均使纤连蛋白mRNA表达先增强4 h后减弱. 结论 本项实验提供的应力范围内动态张应力和压应力刺激可改变hPDLF Ⅰ型胶原和纤连蛋白mRNA的表达.
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动态张应力下黏着斑激酶对人牙周膜成纤维细胞转录因子c-fos和c-jun mRNA表达的影响
目的 研究动态张应力刺激下体外培养的人牙周膜成纤维细胞(periodontal ligament fibroblasts,PDLF)转录因子c-fos和c-jun mRNA的变化以及黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)对c-fos和c-jun mRNA表达的影响,为进一步探索人PDLF中力学信号转导途径提供依据.方法 刮取牙根中1/3牙周膜组织,采用Ⅰ型胶原酶消化结合组织块贴附法进行PDLF原代培养并传代.用四点弯曲加载装置对体外培养的第六代PDLF分别施加动态张应力,以加入FAK抗体作为抗体组,不加入FAK抗体作为对照组,采用实时荧光定量PCR法研究动态张应力下FAK对人PDLF转录因子c-fos和c-jun mRNA表达的影响.对实时荧光定量PCR所得数据取常用对数后行单因素方差分析.结果 抗体组加力0、0.5、1、2、4h后c-fos mRNA表达量分别为(1.64±0.20)、(1.67±0.28)、(1.57±0.18)、(1.44±0.26)、(1.33±0.29) lg拷贝数/μg；c-jun mRNA表达量分别为(1.56±0.67)、(1.60±0.21)、(1.46±0.31)、(1.41±0.13)、(1.38±0.14) lg拷贝数/μg.c-fos和c-jun mRNA表达量在加力后上调,0.5h达到峰值,0.5h后出现持续性下调.抗体组细胞c-fos和c-jun mRNA表达变化规律与对照组相似,但同一时段抗体组较相应对照组高,1h后差异有统计学意义(P＜0.05).结论 转录因子c-fos和c-jun可能在牙周膜对机械力刺激的反应中发挥作用,FAK可能是人PDLF中力学信号转导途径的重要分子.
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不同规格分牙簧的应力分析
目的分析不同规格分牙簧的应力,找出形状结构因素对分牙簧力学行为影响的规律.方法对分牙簧进行一维实体网格划分并输入材料性能参数.然后按力作用点的位移不同,从小到大逐步加载,应用 ANSYS 分析软件计算不同型号分牙簧在不同应变量时产生的应力值.结果分牙簧的应力大小与力臂长短有关,力臂短者产生的力值大;分牙簧的应力随位移的增加而增大,其变化规律可用公式 F=A+Bx 表示.结论分牙簧应力随其尺寸与力作用点位移而变化,临床医生可根据矫治需要在一定范围内选择适宜的分牙簧以调节其作用力值.
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不锈钢K型根管锉模拟根管预备的三维有限元应力分析
目的 分析不锈钢K型根管锉(简称:不锈钢K锉)在弯曲和扭转条件下的应力变化规律.方法 运用ANSYS 9.0三维有限元分析软件构建不锈钢K锉的三维有限元模型,计算其在弯曲和扭转条件下的应力分布.结果 ①建立了0.02锥度20号不锈钢K锉的三维有限元模型;②在弯曲条件相同的情况下,不锈钢K锉切割刃与根管壁呈点接触或顺螺纹扭转时的应力集中于刃口,边接触或逆螺纹扭转时的应力集中于切割刃之间的沟槽中;③在相同弯曲角度和半径条件下,点接触比边接触时根管锉产生的应力值更大;在约束点远离加力位点的扭转力矩作用下产生的拉、压应力值较大.结论 大应力随器械运动方式的变化而变化,大拉应力值产生在器械表面.
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流动性复合树脂洞衬对Ⅰ类洞洞壁收缩应力的影响
目的 观察流动性复合树脂洞衬对普通复合树脂充填Ⅰ类洞洞壁收缩应力的影响,为流动性复合树脂的临床应用提供参考.方法 在聚碳酸酯板上制备直径4 mm、深2 mm的窝洞30个,使用粘接剂后将窝洞分为3组(每组10个)进行充填修复.无洞衬组:直接充填复合树脂A(Charisma)；洞衬1组:用流动性复合树脂B(Revolution Formula 2)洞衬两层,每层光照20s,然后充填复合树脂A；洞衬2组:用流动性复合树脂C(TericFlow)洞衬两层,每层光照20s,然后充填复合树脂A.于光固化后3 min及24 h在显微光弹仪上观测3组窝洞周围环状等差条纹直径,计算收缩应力.采用粘接片法测定复合树脂A和流动性复合树脂B、C的聚合体积收缩率(％),并按照标准方法测定弹性模量.结果 无洞衬组、洞衬1组和2组固化后3 min的收缩应力分别为(4.93±0.28)、(4.90±0.30)、(4.76±0.28) MPa；固化后24 h的收缩应力分别为(5.87±0.40)、(5.84±0.33)、(5.83±0.37) MPa,相同时间点3组间差异均无统计学意义(P＞0.05).树脂A、B、C的聚合体积收缩率分别为(2.63±0.04)％、(4.56±0.06)％、(3.98±0.02)％,弹性模量分别为(9.59±0.65)、(4.25±0.51)、(5.41±0.79) GPa,3种树脂间差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 本项研究条件下用流动性复合树脂对Ⅰ类洞进行洞衬不能显著减小普通复合树脂充填修复对洞壁产生的收缩应力.
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弱光引导固化对复合树脂收缩应力影响的研究
目的 通过对比弱光引导固化和传统方式固化两种方式下复合树脂收缩应力的差异,探讨弱光引导固化减小树脂收缩应力的机制.方法 自制环氧树脂圆盘,在其中心制备直径为4 mm的圆孔,使用3种复合树脂A(Charisma)、B(TPH Spectrum)和C(Esthet-X)各充填16个样本,其中每种树脂8个样本使用弱光引导固化(弱光引导固化组),8个样本使用传统方式固化(传统方式固化组).于固化后不同时间用光弹法测量和计算收缩应力的大小.结果 树脂A、B、C弱光引导固化组收缩应力的变化趋势与传统方式固化组基本相同,固化后24 h收缩应力分别为(3.80±0.31)MPa、(3.21±0.40)MPa、(2.84±0.22)MPa,而传统方式固化组收缩应力分别为(4.19±0.24)MPa、(3.69±0.33)MPa、(3.14±0.28)MPa.3种树脂两种固化方式固化后24 h的收缩应力差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 弱光引导固化能降低复合树脂固化后的收缩应力.
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新型环氧树脂聚合体积收缩率及聚合收缩应力初探
目的 评价新型环氧树脂的聚合体积收缩率和聚合收缩应力,为其临床应用提供参考.方法 选用3种复合树脂材料:A组:丙烯酸酯树脂(XenoⅢ-TPH)；B组:丙烯酸酯树脂(Clearfil SE bond-Clearfil Majesty Posterior);C组:新型环氧树脂(FiltekTM silorane adhesive-P90).3组复合树脂经光照固化后,用显微CT测量聚合体积收缩率,用万能材料实验机测试聚合收缩应力.结果 A、B和C组复合树脂的聚合体积收缩率分别为(3.38±0.17)％、(1.95±0.37)％和(1.05％±0.09)％；C组小,与A、B组的差异均有统计学意义(P ＜0.001).A、B和C组复合树脂的聚合收缩应力分别为(3.04 ±0.26)、(3.49±0.46)和(1.54±0.15) MPa;C组小,与A、B组的差异均有统计学意义(P＜0.001).结论 新型环氧树脂具有优良的低聚合收缩性能.
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上颌后牙区不同形状短种植体修复的三维有限元分析
目的 评价上颌后牙区4种不同形状短种植体修复时种植体周围骨组织的应力特征,为短种植体的临床选择提供参考.方法 根据CT扫描数据及种植体产品数据建立包括牙槽骨、4种形状短种植体(A:鳍形螺纹鱼雷形;B:三角形螺纹根形;C:密螺纹柱形;D:疏螺纹柱形)及上颌右侧第一磨牙全瓷冠修复的三维有限元模型,采用三维六面体及楔形单元划分网格.假设种植体与骨为50％的骨结合,与种植体长轴成45°斜向颊侧的200或1000N载荷四等分作用于冠的4个牙尖上.假设种植体周围的骨质为Ⅳ类骨(即很薄的一层骨皮质包绕较疏松的骨松质),比较4种种植体周围骨皮质及骨松质的von Mises应力分布.在牙槽嵴顶的骨皮质中及距离螺纹顶端约0.2 mm的骨松质中分别设定测量线,以便于对比应力结果.结果 4种种植体模型骨皮质的应力分布规律相似,骨松质的应力分布差别较大.从测量线观察,A、C和D种植体周围骨松质大应力位于种植体颈部,200 N作用下应力分别为6.60、6.50和7.79 MPa,B种植体末端骨松质的应力(5.84 MPa)超过颈部(5.72 MPa).A和C种植体周围骨松质应力分布相对均匀,200N作用下,A、C种植体末端应力分别为5.02、4.96 MPa;B、D种植体末端应力分别为5.84、7.52 MPa;1 000N作用下,A、C种植体末端应力分别为25.96、24.06 MPa;B、D种植体末端应力分别为29.52、38.53 MPa.结论 从生物力学角度出发,在牙槽骨高度有限的Ⅳ类骨中推荐使用鳍形螺纹鱼雷形种植体和密螺纹柱形种植体.
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种植体-基台连接形式对种植体周围骨组织应力分布的影响
目的 分析种植体一基台连接形式对种植体周围骨组织应力分布的影响,从生物力学角度探讨平台转换连接形式防止或减少种植体周围骨吸收的可能机制.方法 利用COSMOSM 2. 85软件包建立种植体支持的下颌第一磨牙三维有限元模型,种植体一基台的连接形式分别采用平齐对接(模型A)和平台转换(模型B).采用垂直和斜向两种形式加载,载荷均为200 N,比较两种模型种植体周围骨组织的应力分布情况以及种植体一骨界面颊舌侧相同位置的von Mises应力大小.结果 不同加载条件下两种模型种植体周围骨组织应力集中在种植体颈部颊舌侧骨皮质内,斜向加载时大von Mises应力值高于垂直加载时.模型A和模型B骨组织内大von Mises应力值在垂直加载时,分别为11.61 MPa和7.15 MPa,斜向加载时分别为22.07 MPa和11.87 MPa.距离种植体-基台连接处越远,von Mises应力值越小,骨皮质到骨松质交界处的应力变化明显.与模型A相比,模型B种植体-骨界面相同节点的大von Mises应力值较小.结论 与平齐对接形式相比,平台转换设计可改善种植体周围骨组织的应力分布,降低种植体颈部骨组织所受的应力.
关键词： 牙种植 应力 物理 有限元分析 种植体-基台连接形式 -
垂直负荷对种植体边缘骨应力分布的影响
目的比较不同部位施加不同的垂直负荷对种植体边缘骨的应力分布的影响.方法采用电阻应变片法测试单个种植牙和2个种植体支持的固定桥在垂直负荷时种植体边缘骨的应力.结果负荷大小、负荷点以及二者的交互作用都可影响应力分布.单个种植牙的应力集中在种植体的颈部和根尖部,2个种植体支持的固定桥应力易集中在种植体近负荷点侧的根尖部、颈部,尤其是近负荷点的种植体.在游离端施加负荷时,应力与负荷大小、悬臂长度成正比.结论减小咬合力、避免使用游离端种植义齿可以减小种植体边缘骨的应力,尤其是远中种植体.
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DNAX相关蛋白12信号通路在压应力诱导小鼠单核细胞向破骨细胞分化中的作用
目的 探讨DNAX相关蛋白12( DNAX-associated protein 12,DAP12)信号通路在压应力诱导小鼠单核细胞向破骨细胞分化过程中的作用,以期阐明正畸治疗过程中牙槽骨破骨细胞分化的调节机制.方法 以小鼠单核细胞RAW264.7为研究对象,构建并导入DAP12短发夹RNA(short hairpin RNA,shRNA)质粒,分为DAP12-shRNA干扰组、阴性对照组和空白对照组,采用四点弯曲体外细胞加载装置加载压应力,以反转录聚合酶链反应、蛋白质印迹法分别检测DAP12、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase TRAP)、非受体酪氨酸激酶家族Btk和Tec激酶、活化T细胞核因子1( nuclear factor of activated T cells 1,NFATc1)mRNA和蛋白的表达情况.结果 与阴性对照组(0.385 ±0.021)和空白对照组(0.391 ±0.009)相比,DAP12-shRNA干扰组DAP12 mRNA表达水平(0.112 ±0.025)明显降低(P＜0.05)；DAP12-shRNA干扰组DAP12蛋白表达(0.193 ±0.015)显著低于阴性对照组(0.526±0.006)和空白对照组(0.514±0.024) (P ＜0.05).干扰组内与压应力刺激细胞0 h(0.497 ±0.031)相比,加力6 h(0.671±0.031)和加力12 h(0.800±0.043) TRAP mRNA表达显著增加(P＜0.05),但各对应时间点的表达均比阴性对照组弱(3、6、12 h)(P ＜0.05).受压应力刺激DAP12-shRNA干扰组Btk、Tec、NFATc1的表达虽然随加力时间的增加而增加,但各时间点(6、12 h)与阴性对照组比均显著减少(P＜0.05).结论 DAP12信号通路存在并参与调节压应力刺激诱导的破骨细胞分化,DAP12在其中起重要作用.
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压力作用下大鼠颞下颌关节滑膜细胞超微结构的变化
目的 探讨在应力作用下颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)滑膜细胞超微结构的变化及意义.方法 大鼠TMJ滑膜细胞原代培养,透射电镜下观察不同静水压力(0、30、60、90 kPa)作用12 h后细胞超微结构的改变.结果 大鼠30 kPa压力下细胞超微结构变化不明显;60 kPa压力下细胞胞质紧密围绕胞核,呈新月形,线粒体轻度肿胀;90 kPa压力下,核内结构溶解,胞质内空泡形成,有类似包涵体的"凋亡小体"存在,部分核膜结构不完整.结论 滑膜细胞在压力作用下超微结构会发生凋亡样变化,且这种变化程度与压力大小有关.
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p38丝裂原活化蛋白激酶在周期性牵张力诱导人增生性瘢痕成纤维细胞向肌成纤维细胞分化中的作用
目的 探讨p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinase,p38MAPK)在周期性牵张力诱导人增生性瘢痕成纤维细胞(fibroblast,FB)向肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB)分化中的信号转导机制,为临床防治增生性瘢痕提供新的思路.方法 取原代培养的对数生长期瘢痕FB,采用简单随机抽样法分为对照组和阻断组(每组样本量为3).阻断组预先给予p38MAPK特异性抑制剂SB203580,对照组不处理.两组细胞均施加0、6、12h的0.5 Hz 10％细胞形变的周期性牵张力.蛋白质印迹法检测两组平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)和磷酸化p38MAPK(P-p38MAPK)蛋白表达的变化,反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)检测α-SMA mRNA和转化生长因子(transforming growth factor β1,TGF-β1)mRNA表达的变化.结果 对照组加力6hα-SMA、P-p38MAPK、TGF-β1 mRNA、α-SMA mRNA的表达量(0.152 ±0.014、0.287±0.016、0.288±0.011、0.277±0.013)均显著高于0h(0.134±0.011、0.239±0.015、0.214 ±0.018、0.252±0.010)(P＜0.05)；加力12h上述4个指标的表达量(0.172±0.017、0.320±0.017、0.335±0.013、0.297±0.006)均比0、6h显著增高(P＜0.05).阻断组α-SMA、P-p38MAPK、TGF-β1 mRNA、α-SMA mRNA的表达量,加力6h分别为0.116±0.017、0.128±0.016、0.134 ±0.014、0.163±0.009,加力12h分别为0.149±0.013、0.136±0.018、0.144±0.013、0.187±0.010,均显著弱于对照组相应时间点(P＜0.05).结论 p38MAPK信号转导通路参与了周期性牵张力诱导的瘢痕FB向MFB分化的过程.
关键词： p38丝裂原活化蛋白激酶类 应力 物理 成纤维细胞 细胞转分化
