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基于有限元仿真的形状记忆聚合物弓丝初始正畸力分析
正畸治疗过程中,临床常用镍钛金属弓丝对人体存在潜在的毒性作用,且缺乏美观性;相比之下形状记忆聚合物(SMP)材料因其良好的力学性能、易成形、美观性,在正畸中受到越来越多的重视.而形状记忆聚氨酯(SMPU)作为一种典型的SMP材料,其在正畸治疗效果方面的研究尚不充分,所能提供的矫治力大小有待进一步探究.在正畸矫治力研究中,临床口内检测非常困难,有限元分析技术是目前主要的研究手段.针对上述问题,基于Tobushi一维SMP本构方程,参照粘弹性材料标准线性模型构建了SMP材料的三维本构方程,并利用FORTRAN语言编写了可用ABAQUS调用的UMAT子程序;参照正畸临床数据,利用三维建模软件建立了包括牙齿、托槽、弓丝在内的三维有限元模型,以侧切牙、尖牙为研究对象,通过对弓丝施加不同形式的变形,得出SMPU弓丝形变量为3 mm时产生的初始正畸力大小为0.06～0.55 N.结果表明,SMPU弓丝提供的初始正畸力与临床认为的佳正畸力相比略为偏小,适合正畸治疗的第一阶段;但SMPU材料的力学性能还有进一步提升改善的空间,在正畸领域具有较高的潜在应用价值.
关键词： 正畸力 形状记忆聚合物(SMP) 有限元 弓丝 -
基于弓丝预应力分析的正畸有限元仿真
利用CT扫描的牙齿数据,使用逆向工程软件Mimics和CAD软件Catia,建立了具有较高精度的包含正畸托槽、牙弓、牙周膜和颌骨在内的可以进行布尔运算的实体模型;基于高等机构学的理论,将弓丝装配过程等效为托槽移动的过程,分析求得该等效过程中托槽运动的参数,利用所得参数对等效过程进行有限元仿真,以获得弓丝初始预应力及弓丝作用在每颗牙齿上的初始力和力矩;将牙齿和牙槽骨建模为刚性接触体,牙周膜为弹性体,施加分析获得的初始力系,进行接触分析,得到正畸临床状态下整个上牙颌牙周膜的应力大小和分布.通过对矫治器和牙弓、槽骨联合建模,并使用空间螺旋坐标系,本方法可以获得临床状态下的正畸矫治力和牙周组织响应,为正畸理论研究和临床实践提供指导.
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脱落托槽热处理后对摩擦力影响的实验研究
目的 测试热处理对托槽与弓丝间大静摩擦力的影响.方法 在干燥条件下,选取0.022×0.028英寸上颌尖牙不锈钢直丝托槽36枚,弓丝为0.019×0.025英寸不锈钢方丝.将36枚托槽随机分成三组,每组12枚,第一组不做任何处理,第二组、第三组托槽背板粘一薄层京津釉质粘结剂,热处理后用探针去除粘结剂,第三组托槽再进行超声清洗5分钟,分别测试这三组托槽与弓丝间大静摩擦力.结果 测得未经处理的上颌尖牙托槽与0.019×0.025英寸弓丝间大静摩擦力值为74.67±12.73 g;热处理及热处理后经超声清洗的托槽与弓丝间大静摩擦力值分别是66.31±12.44 g、61.97±13.47 g.结论 热处理及热处理后经超声清洗的托槽与弓丝间产生的大静摩擦力值较未经任何处理的托槽与弓丝间产生的大静摩擦力值明显减小.
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镍钛-不锈钢复合矫治弓丝在正畸拔牙病例中的初步应用
目的临床评价镍钛(TiNi)-不锈钢复合矫治弓丝在正畸拔牙病例中的初步应用.方法选择正畸设计拔除四个双尖牙的患者19人,年龄范围在12-22岁,男12人,女16人.测量上下侧切牙间远中的距离并记录,将.012、.014或.016的TiNi圆丝分别和.016的不锈钢丝通过焊料复合成一根弓丝.在方丝弓矫治的第一阶段,放入TiNi-不锈钢复合矫治弓丝,在进行整平排齐的同时拉尖牙向远中移动.结果对19例正畸拔除四个双尖牙的患者,可以在矫治的第一阶段应用TiNi-不锈钢复合矫治弓丝进行尖牙的远中移动,并可缩短矫治疗程6个月左右.有5例尖牙明显低位,3例后牙轴倾斜的患者不适宜应用TiNi-不锈钢复合矫治弓丝.结论有选择的应用TiNi-不锈钢复合矫治弓丝于正畸拔牙病例,有缩短矫治疗程的作用.
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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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不同直丝托槽与弓丝在后牙段摩擦力的实验研究
目的了解干燥条件下6种常用国内、外直丝托槽与弓丝组合时在后牙段所产生的摩擦力状况.方法在干燥条件下,测试6种直丝托槽与4种弓丝组合在后牙段的动、静摩擦力.结果 6种直丝托槽与弓丝组合所产生的动、静摩擦力,以AS托槽小,有统计差异,其余5种托槽虽有差异,但无差异显著性.动、静摩擦力平均百分比从小到大依次为:MR托槽、MS托槽、AS托槽、AR托槽、OP托槽、BS托槽.结论 1.本实验条件下,相同厂家生产的MBT托槽、颊面管比Roth托槽、颊面管显示较低的动、静摩擦力.2.选用国产直丝托槽时应注意支抗控制.
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两种不同弹力结扎对滑动摩擦力大小影响的体外实验研究
目的 通过体外实验研究MBT金属托槽应用两种不同的弹力结扎时滑动摩擦力的大小.方法 选择3M公司的上颌第二双尖牙MBT mini金属托槽和0.46×0.64 mm(0.018×0.025英寸)不锈钢弓丝,分别采用意大利Leone公司生产的SlideTM结扎圈和美国TP公司生产的传统弹力圈结扎,应用自行设计开发的摩擦力测试仪,弓丝沿托槽低速滑动,并在滑动中保持特定的托槽--弓丝成角,共计12个角度.测量每一种弓丝、不同角度下的滑动摩擦力大小.结果 在被动状态下两种结扎方式的滑动摩擦力均基本保持不变,SlidTM结扎的摩擦力非常小,几乎可以忽略不计;在主动状态下,摩擦力随角度增加而增大,SlideTM结扎产生的滑动摩擦力仍明显小于传统弹力结扎.结论 应用Lcone SlideTM结扎圈,可以显著减小矫治器的滑动摩擦力.
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0.021×0.025英寸方丝引起前牙唇舌向倾斜度变化的研究
目的探讨在0.022×0.028″的直丝弓托槽中先后使用0.019×0.025″和0.021×0.025″的方形弓丝对于前牙的唇舌向倾斜度所产生的影响.方法在20例非拔牙矫治患者中选出10例前牙唇舌向倾斜度欠满意的患者,对其使用0.019×0.025″和0.021×0.025″两种方丝时的头颅侧位片进行测量,对0.021×0.025″的方丝引起的前牙唇舌向倾斜度的变化进行统计分析.结果将0.019×0.025″不锈钢方丝更换为0.021×0.025″方钛丝2个月后,其引起的代表前牙唇舌向倾斜度的测量指标的变化有统计学意义(P＜0.01).结论在使用0.019×0.025″不锈钢方丝后,换用0.021×0.025″的方钛丝并使其有一定的作用时间,可以引起前牙唇舌向倾斜度的明显变化.
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自锁托槽及弓丝材质对转矩效能的影响
目的 探讨自锁托槽系统与不同弓丝组合的转矩效能的差异及变化规律.方法 分别测试2种被动自锁托槽系统(Damon 3、SmartClip)、2种主动自锁托槽系统(Time 2、OPA-K)与2种弓丝(0.019×0.025英寸镍钛方丝、0.019×0.025英寸不锈钢方丝)组合的转矩效能.结果 (1)除了SmartClip与Damon3自锁托槽(P=1.000)、OPA-K与Time2自锁托槽(P=0.999)的转矩效能间差异无统计学意义外,其他自锁托槽间的转矩效能的差异均有统计学意义(P<0.001);(2)0.019×0.025英寸镍钛方丝、0.019×0.025英寸不锈钢方丝相同自锁托槽组间转矩效能的差异有统计学意义(P<0.001).结论 被动自锁托槽的转矩效能明显低于主动自锁托槽,不同弓丝转矩效能的差异与边缘斜面有关.
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88例口腔正畸矫正术中弓丝的固定方法探讨
目的 探讨正畸矫正弓丝两种不同固定方法对托槽周围致龋菌的影响,并比较两种固定方法的临床工作效率.方法 随机选择使用固定矫治器的88名患者,采用随机法在牙列一侧使用结扎丝固定弓丝,另一侧使用结扎圈固定弓丝,比较两者的椅旁操作时间.并对患者托槽周围的菌斑进行细菌厌氧培养,研究使用两种弓丝固定方法3个月后牙面变形链球菌附着情况的变化.结果 用结扎丝的拆、扎上下半口弓丝的总时间平均为170.89 s,用结扎圈的拆、扎上下半口弓丝的总时间平均为121.46 s.结论 固定矫治器粘结后患者龋易感性增强.弓丝固定材料的选择并不会对相应牙面菌斑的致龋性产生直接的影响.用结扎圈进行弓丝结扎固定能够节省椅旁操作时间,提高工作效率.但结扎圈的使用不能完全替代结扎丝.
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口腔正畸矫正术中弓丝的应用方法与效果探讨
目的 探讨和研究在口腔正畸矫正术中弓丝的应用对口腔患者的临床效果.方法 选取我院于2011年8月～2017年6月收治的60例错颌畸形患者作为研究对象,随机平均分为研究组、对照组,研究组运用镍钛合金弓丝,对照组采用普通不锈钢弓丝,两组患者采用不同材质弓丝进行口腔正畸矫正术后,比较治疗前1周和后1、3、6个月的菌斑指数(PLI)、牙龈指数(GI)的变化情况,以及比较6个月内两组患者的弓丝断裂、托槽脱落次数和VAS评分.结果 采用镍钛合金弓丝研究组的菌斑指数、牙龈指数显著低于对照组,且6个月内两组患者的弓丝断裂、托槽脱落次数和VAS评分显著优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05).结论 镍钛合金弓丝在口腔正畸矫正术中可显著促进患者口腔健康,提高患者生活质量,值得临床广泛应用.
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不良位置托槽重新粘着的临床分析
目前固定矫正器在临床治疗中所占比例很高,特别是方丝弓和直丝弓矫正器的使用为广泛.随着正畸材料的不断改进,特别是高弹性镍钛丝的广泛应用,在排齐阶段即使对于标准方丝弓矫正器,也很少以弯制垂直曲的方法来排齐牙齿,在正畸治疗过程中标准方丝弓托槽位置的准确与否对于整个治疗过程起着重要的作用,准确的托槽粘着位置可大大简化治疗过程,对于方丝弓矫正器而言,意味着大量减少弓丝曲的弯制,节约宝贵的治疗时间,提高治疗效率,缩短疗程.
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热激活镍钛弓丝与普通镍钛丝在正畸治疗中的评价
背景:热激活镍钛弓丝是一种新型弓丝,有良好的记忆合金功能,不易形变,外环境温度的改变可能会对其性能产生影响.目的:对比观察热激活镍钛弓丝与普通镍钛丝临床应用效果的差异.方法:选择中山大学附属第一医院进行正畸治疗并且完成治疗的患者80例,随机将样本分为2组.普通组在排齐和整平阶段用普通镍钛丝,激活组在排齐和整平阶段使用热激活镍钛丝.并且匹配拔牙和非拔牙病例.观察两组的排齐时间,总疗程时间,弓丝断裂次数,托槽脱落次数,就诊次数.结果与结论:热激活组的病例在矫正时间,弓丝断裂次数与对照组比较,均差异有显著性意义(P<0.05),托槽脱落次数差异无显著性意义.使用热激活镍钛丝患者未发生过敏反应、毒性反应等不良反应.结果提示,热激活镍钛弓丝在正畸治疗过程中可以节省弓丝更换次数和减少弓丝断裂,缩短治疗时间.
关键词： 热激活 镍钛丝 正畸 牙科与颅颌面生物材料 弓丝 -
模拟人体口腔环境中比较镍钛弓丝的腐蚀性能
背景:口腔材料在行使功能时,处于非常复杂的电解质环境,会发生各种形式的生物环境腐蚀,导致金属离子的析出.现代金属腐蚀理论认为金属及其合金的生物学效应取决于材料在应用时被释放或溶出到生物体内的元素特性和浓度.目的:考察两种临床常用正畸镍钛弓丝的腐蚀性能.方法:采用光学显微镜及元素成分分析测试镍钛合金弓丝的显微组织形态和组成,应用循环极化法在模拟人体口腔环境中对比两种镍钛弓丝的腐蚀性能,把两种弓丝浸泡在37 ℃的人工唾液中1个月后观察分析其表面形貌.结果与结论:两种弓丝的显微组织和组成存在差异.A弓丝的腐蚀电位高于B弓丝,而A弓丝的腐蚀电流相对较小,A弓丝表面形成的氧化膜更加稳定,对基体的保护效果更好.A弓丝的耐腐蚀性能相对较高,弓丝的组织、组成差别及其加工工艺是影响合金弓丝抗腐蚀性能的重要因素.
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经过热处理不锈钢方丝的摩擦力
背景:摩擦力的研究一直是正畸研究的热门话题,但对于加热前后弓丝与托槽间相对运动所产生的摩擦力变化国内尚未见相关报道.目的:观察正畸用不锈钢丝进行低温加热处理后,对弓丝与托槽间摩擦力的影响.方法:将正畸用不锈钢丝进行通电低温加热处理,利用扫描电镜观察弓丝表面形貌、确定弓丝的拉丝方向,然后置于摩擦力测试仪上测试不锈钢丝热处理前后摩擦力值.结果与结论:扫描电镜下可见:相对于未经热处理弓丝,预热后弓丝的表面凸起不明显.方弓丝经热处理后摩擦力有所下降,进一步分析可见,热处理与未热处理后不锈钢丝对摩擦力影响无显著性意义,同一弓丝重复测量的结果差别无显著性意义,预热与否与重复测量的交互作用无显著性意义(P>0.05).结果表明,经热处理后的不锈钢丝,在弓丝与托槽滑动时不会增大摩擦力.
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牙初期排齐阶段矫形弓丝在不同入槽方式作用下的摩擦力
背景:临床上使用固定矫正器时,不锈钢结扎丝结扎松紧有较大的随意性,以往研究多着重于托槽、弓丝及其他方面,对不锈钢结扎丝结扎松紧在摩擦力中所引起的差异关注较少,也极少对不锈钢结扎丝结扎的松紧度做出有效界定.目的:将不同NiTi弓丝以不同的方式入槽,比较弓丝-托槽间摩擦力的大小.方法:随机选择1例中度拥挤病例石膏模型,通过3Shape三维数字化扫描技术及Objet30 OrthoDesk3D打印技术制作出完全相同的牙列模型,将Damon Clear陶瓷自锁托槽、Damon 3MX金属自锁托槽、3M传统MBT直丝弓金属托槽和Habit传统四翼单晶体陶瓷托槽分别粘接在3D打印模型上,每种托槽分别配以0.30 mm (0.012英寸)低摩擦NiTi弓丝和0.36 mm(0.014英寸)低摩擦NiTi弓丝,其中3M传统托槽、Habit托槽分别配合弓丝紧结扎和松结扎,使用微机伺服测力仪检测弓丝-托槽间的摩擦力.结果与结论:①使用0.30 mm低摩擦NiTi丝时,除Damon Clear组与3M-松结扎组、Damon Clear 组与Damon 3MX组摩擦力无差异外,其余不同材料托槽或不同结扎方式中的摩擦力两两比较差异有显著性意义(P ＜0.05);②当使用0.36 mm低摩擦NiTi丝时,3M-松结扎组与Damon 3MX组、3M-紧结扎组与Habit-松结扎组、Damon Clear组与3M-松结扎组的摩擦力比较无差异(P ＞ 0.05),3M-松结扎组、Damon Clear组及Damon 3MX组的摩擦力相似;③在Damon Clear托槽、3M传统金属托槽紧结扎和松结扎中,两种弓丝间的摩擦力比较无明显差异(P ＞ 0.05);在Damon 3MX金属自锁托槽、Habit传统单晶体托槽紧结扎和松结扎中,两种弓丝间的摩擦力比较差异有显著性意义(P ＜ 0.001);④结果表明在牙矫形初期排挤阶段,MBT金属托槽松结扎技术可降低弓丝-托槽间的摩擦力,甚至达到自锁托槽水平,降低幅度与弓丝尺寸和托槽材料有关.
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替牙期中切牙严重扭转二次治疗(续一)
图5为患儿2007-10-07来本院接受正畸治疗,初戴矫治器时拍摄的图像.从图片中可清晰地看到该患儿已拔除右上乳侧切牙,为相邻扭转中切牙的矫正提供了必要的间隙.使用改良的2×4技术(即2×2):上颌采用附牵引钩的Nance托作为支抗装置,唇侧主弓丝用0.41 mm(0.016英寸)澳丝;在右上乳尖牙近中弯制小圈曲,(1)托槽远中设置“Ω”曲,上颌两侧第一磨牙烦面管近中设置停止曲,(1) 舌侧粘贴牵引附件舌纽扣;(1)唇侧托槽与小圈曲之间挂链状橡皮圈,(1)舌纽扣与Nance托牵引钩挂链状橡皮圈.实施力偶技术矫正扭转的上颌中切牙,注意主弓丝穿过颊面管后应常规回弯,防止主弓丝滑出烦管而刺伤颊部软组织.
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口腔正畸矫正术中弓丝的固定方法探析
目的：研究并探讨正畸矫正术中采用不同方法固定弓丝对托槽周围致龋菌的影响，对比分析两种固定方法的临床应用效率。方法：随机选择我院2010年2月-2011年2月间采用固定矫治器进行口腔矫正患者80例，将患者随机分为对照组与观察组各40例，对照组患者在牙列一侧使用结扎丝进行弓丝的固定，观察组患者在牙列一侧使用结扎圈进行弓丝的固定，记录两组患者的手术操作时间并作比较，同时对患者托槽周围的菌斑进行厌氧培养，研究采用两种不同固定方法3个月后牙齿表面变形链球菌的生长附着情况。结果：对照组患者在拆、扎上下半口弓丝所用的平均时间为166．74s ，观察组患者在拆、扎上下半口弓丝所用的平均时间为117．44s ，两组相比差异具有统计学意义（p＜0．05）。结论：采用固定矫治器进行治疗后会增强患者的龋易感性。弓丝材料的选择并不会对患者的牙面菌斑的致龋性造成直接的影响。采用结扎圈能够大大缩减手术操作所需时间，提高整体工作效率，但临床上结扎圈并不能够完全取代结扎丝。
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两种托槽在牙齿正畸矫治中交互替换使用的探讨
目的探讨在正畸矫治中方丝弓托槽与 Begg 托槽交互替换应用的临床效果.方法根据个别牙齿错牙合畸形不同,在矫治过程中将两种矫治器托槽交互替换使用.结果矫治中可减少操作步骤、节省材料、缩短时间.结论托槽交互替换使用,可弥补各自矫治器不足,取得较为满意的矫治效果.
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不锈钢托槽与钴铬合金托槽摩擦力对比研究
目的 探讨不锈钢托槽与钴铬合金托槽对正畸摩擦力的影响.方法 在干燥条件下,按重复测量实验设计,各因素各水平完全组合,使用XF-Ⅰ型摩擦力测试仪,测试不同托槽-弓丝-结扎方式组合时在后牙段的动、静摩擦力.所得数据进行方差分析.结果 在托槽与所有不锈钢弓丝组合中,钴铬合金直丝托槽产生的动、静摩擦力大于其它3种传统不锈钢直丝托槽,而不锈钢托槽间的摩擦力差别不大;0.018英寸圆丝、0.020英寸圆丝、0.018英寸×0.025英寸方丝、0.019英寸×0.025英寸方丝的动、静摩擦力值依次增大;弹力橡皮圈结扎的动、静摩擦力及动、静摩擦力平均百分比均大于不锈钢结扎丝.结论 钴铬合金托槽不适合在滑动机制中应用;用0.019英寸×0.025英寸不锈钢方丝关闭间隙,应尽可能加强支抗控制;涉及托槽与弓丝间相对滑动时,不适合使用弹力橡皮圈这一结扎方式.
