下颌第一前磨牙三维有限元模型的构建与应力分析

付苗苗，裴丽娜，张昕雨，赵苑苑，尚卫华，王桃

(1.郑州大学第一附属医院 口腔修复科，河南 郑州 450052；2.郑州人民医院 口腔科，河南 郑州 450052)

下颌第一前磨牙处于牙弓转折处，辅助前后牙咀嚼，功能运动时牙齿承受较大的力，长期处于紧咬牙、早接触、干扰等咬合状态，会增加牙颈部非龋性缺损的风险[1-2]。口腔咀嚼运动复杂多变，不同咬合状态下的牙齿生物力学行为不同[3-4]，直观认识下颌第一前磨牙在不同加载下的应力分布、探讨不同加载对牙颈部病变的影响很有意义，可应用三维有限元法计算分析。本研究建立下颌第一前磨牙的三维有限元模型，分析垂直加载和斜向加载下牙釉质与牙本质的应力分布状况。

1 材料与方法

1.1 实验设备和软件锥形束CT(cone beam CT，CBCT，Kodak，美国)；Kodak Dental Imaging Software软件(Kodak，美国)；Mimics 19.0软件(Materialise，比利时)；Geomagic Studio 2013软件(Raindrop，美国)；SolidWorks 2017软件(Dassault Systemes S.A，美国)；Ansys Workbench 17.0软件(Ansys，美国)。

1.2 研究对象选择咬合关系正常、牙根发育完全、牙周良好、无牙槽骨吸收、牙齿无明显磨耗的成年女性志愿者，拍摄根尖片显示左侧下颌第一前磨牙为单根管，作为三维形态数据测量的对象。

1.3 建立三维有限元模型

1.3.1获取图像数据 采用CBCT扫描志愿者左侧下颌骨，被检者戴入咬合板，微张口以免上下颌牙列接触，沿其头部旋转360°，扫描层厚为0.1 mm，电压为70 kV，电流为10 mA，扫描10.8 s，获取左侧下颌牙及牙槽骨的二维断层图像355张。测得左下颌第一前磨牙的解剖尺寸符合国人牙齿标准[5]，使用Dental Imaging Software软件导出DICOM格式标准图像。

1.3.2Mimics初步处理图像 将DICOM格式图像导入Mimics软件中，在矢状面、冠状面、轴面上分别显示图像并调节至适合的灰度值。……