光學實測和數(shù)字虛擬技術確定人體牙周膜彈性模量的實驗研究.pdf

1、目的: 牙周膜在正畸力下產(chǎn)生的應力與應變是牙槽骨改建、正畸牙齒移動的啟動因素。牙周膜彈性模量是描述牙周膜受力狀態(tài)下抵抗形變能力的物理量，與牙周膜應力與應變直接相關。因此正確認識牙周膜彈性模量對于口腔生物力學具有至關重要的意義。另外，在口腔醫(yī)學領域，牙頜組織幾何與力學仿真模型在實際臨床與科研中的應用越來越廣泛，而且要求也越來越高，需要更好的幾何相似性和材料相似性。合理的牙周膜彈性模量將為牙周膜仿真模型提供更為準確的材料參數(shù)，從而獲

2、得正畸力下牙周組織更符合實際的應力大小與分布。本研究目的是利用Micro CT（Micro Computer Tomography）技術建立上頜中切牙及牙周膜、牙槽骨精細三維有限元模型，通過結合光學實測和有限元模型模擬牙齒初始位移，確定牙周膜彈性模量。 材料和方法： 選擇8塊人體24小時新鮮尸體上頜中切牙骨塊標本，于-20℃低溫冷凍，實驗開始前解凍。利用電子散斑干涉技術確定牙齒阻抗中心，測量不同加載下牙齒初始整體位移，獲

3、得加載位移曲線。然后對標本進行Micro CT掃描，將掃描數(shù)據(jù)導入mimics建模軟件建立牙齒及牙周組織三維模型，以．lis文件導入有限元分析軟件Ansys，建立牙齒及牙周組織三維有限元模型。模擬光學實測實驗中牙齒加載系統(tǒng)，獲得虛擬牙齒加載位移曲線。不斷調整有限元模型中牙周膜彈性模量參數(shù)，直到得到的虛擬加載位移曲線與實測加載位移曲線最接近，即可認為此時的彈性模量參數(shù)為最接近人體牙周膜真實情況的彈性模量。 結果： 1．建立

4、了人上頜中切牙、牙周膜及牙槽骨的三維有限元模型。模型具有較高的精確度，并可以任意角度、任意視圖和剖面觀察。網(wǎng)格劃分后的8個牙齒-牙周膜-牙槽骨三維有限元模型平均節(jié)點數(shù)為115280個，單元數(shù)為80883個。 2．測量的加載位移曲線近似雙線性，表明牙周膜彈性模量可近似分為兩個階段，第一階段平均值為0．04 Mpa，第二階段為0．16 Mpa，極限應變?yōu)?．3％。 結論： 1．利用Micro CT掃描，Mimics三