【摘要】：目的： 上頜前突是臨床最常見的錯(cuò)牙合畸形之一。由于影響美觀，前突常常是患者想解決的主要問題；尤其對于東方人種而言。上頜前牙的位置是影響口腔顏面部美觀的重要因素，如何對前突的上頜前牙進(jìn)行適度的內(nèi)收是正畸矯治的一個(gè)難點(diǎn)所在。 上前牙內(nèi)收的過程中需要強(qiáng)有力的支抗控制后牙位置和前牙的移動，傳統(tǒng)滑動法內(nèi)收前牙常出現(xiàn)前牙轉(zhuǎn)矩喪失、覆牙合加深和后牙支抗喪失的情況，如何有效地整體內(nèi)收前牙成為正畸工作者亟待解決的問題。 臨床常用的方法為前牙區(qū)加正向轉(zhuǎn)矩或搖椅曲等，這有悖于直絲弓滑動法內(nèi)收前牙。微型支抗種植體的出現(xiàn)解決了內(nèi)收前牙支抗喪失的問題。但是，由于加載力的方向與牙弓阻抗中心偏差的關(guān)系，前牙轉(zhuǎn)矩和覆合的問題并未實(shí)質(zhì)解決。從力學(xué)角度考慮，可以嘗試前后種植體配合輔助前牙內(nèi)收的控根移動，尤其適用于同時(shí)伴有垂直向發(fā)育過度的露齦笑患者。 三維有限元法(FEM)是常見的理論應(yīng)力分析法，計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)軟件的發(fā)展使得有限元法模擬復(fù)雜正畸力系統(tǒng)成為可能�，F(xiàn)階段在口腔正畸生物力學(xué)的研究中廣泛應(yīng)用。對于前牙內(nèi)收力系的有限元研究越來越受到重視。 本實(shí)驗(yàn)擬探索一種上頜前牙內(nèi)收力系統(tǒng)的建模方法，即建立幾何形態(tài)相似的上頜骨-上牙列-矯治器-種植體有限元復(fù)合模型；以模擬臨床上頜前后部位植入種植體，輔助矯治器滑動法控制前牙移動，觀察各前牙的運(yùn)動趨勢及應(yīng)力分布情況，并對其生物力學(xué)機(jī)制進(jìn)行探討，為種植體更好地輔助前牙控根移動提高理論依據(jù)。 材料與方法： 第一部分：上頜骨-上牙列-矯治器有限元模型的建立 1建立實(shí)體模型 1.1松質(zhì)骨及皮質(zhì)骨的處理 采用CT掃描一個(gè)別正常牙合志愿者頜骨并以Dicom格式存儲，借助Mimics軟件去除不需要的部分，采集頜骨信息建立將二維圖像重建為三維模型，以STL格式導(dǎo)出；在逆工程軟件Geomagic中對三維模型進(jìn)行光滑、打磨去噪等圖像處理，生成三維圖形IGES文件格式。 1.2托槽、弓絲、及牽引鉤的建立 利用O-PAK的直絲弓數(shù)據(jù)，在CATIA軟件中建立托槽及弓絲的模型弓絲模型。主弓絲尺寸設(shè)定為0.018×0.025英寸，模擬臨床在主弓絲的側(cè)切牙與尖牙部位建立5mm高度的牽引鉤。 1.3牙周膜的建立 牙齒模型文件，導(dǎo)入Solidworks文件中，利用抽殼建模，將牙齒模型沿著邊界向外膨脹0.25mm。 1.4模型的組裝 將松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨、牙齒、托槽、弓絲及抽殼處理后的牙齒模型共同導(dǎo)入到ANSYS Workbench中，按照相應(yīng)位置，各部分進(jìn)行布爾操作，得到計(jì)算模型。對有限元模型進(jìn)行有限元單元的網(wǎng)格劃分，最終建立上頜骨-上牙列-矯治器-種植體有限元復(fù)合模型。 第二部分：支抗種植體輔助前牙控根移動的有限元分析 1加載條件 模擬兩種臨床前牙內(nèi)收加載方式，并探討其生物力學(xué)機(jī)制。載荷A1：雙側(cè)側(cè)切牙、尖牙根間的前牙種植體垂直加載。載荷A2：雙側(cè)中切牙、側(cè)切牙根間的前牙種植體垂直加載。載荷B：雙側(cè)第二前磨牙、第一磨牙根間的后牙種植體與牽引鉤加載。 前牙種植體加載點(diǎn)位于牙槽嵴頂根方8mm、皮質(zhì)骨以外2mm處，后牙種植體加載點(diǎn)位于牙槽嵴頂根方6mm、皮質(zhì)骨以外2mm處。設(shè)雙側(cè)前牙加載力值為50g、75g、100g；后牙加載力值為100g、150g、200g；各工況力值組合如下：Case1：A1加載50g，B加載100g。Case2：A1加載50g，B加載150g。Case3：A1加載50g，B加載200g。Case4：A1加載75g，B加載100g。Case5：A1加載75g，B加載150g。Case6：A1加載75g，B加載200g。Case7：A1加載100g，B加載100g。Case8：A1加載100g，B加載150g。Case9：A1加載100g，B加載200g。Case10：A2加載50g，B加載100g。Case11：A2加載50g，B加載150g。Case12：A2加載50g，B加載200g。Case13：A2加載75g，B加載100g。Case14：A2加載75g，B加載150g。Case15：A2加載75g，B加載200g。Case16：A2加載100g，B加載100g。Case17：A2加載100g，B加載150g。Case18：A2加載100g，B加載200g。 2求解及計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算不同工況下，各上前牙牙周膜等效應(yīng)力峰值、上前牙唇舌向轉(zhuǎn)角值及垂直向位移峰值，并分析牙周膜的應(yīng)力分布。 結(jié)果： 第一部分：上頜骨-上牙列-矯治器有限元模型的建立 建立的上頜骨-上牙列-矯治器三維有限元模型具有良好的幾何相似性與生物相似性，能夠滿足生物力學(xué)運(yùn)算的要求。 第二部分：支抗種植體輔助前牙控根移動的有限元分析 1上前牙唇舌向運(yùn)動趨勢 1.1各前牙表現(xiàn)出相似的運(yùn)動趨勢，轉(zhuǎn)角值均為正值，即均表現(xiàn)為冠唇向的運(yùn)動趨勢，盡管在各加載條件下其轉(zhuǎn)角值有差異。 1.2當(dāng)垂直向載荷一定，隨著前后向載荷的增加，各前牙的轉(zhuǎn)角值表現(xiàn)出增大的趨勢；當(dāng)前后向載荷一定，垂直向載荷的增加也使得轉(zhuǎn)角值增加。 1.3左右側(cè)同名牙轉(zhuǎn)角值曲線走形趨勢一致，雖然在數(shù)值上有差別。 2上前牙牙周膜等效應(yīng)力分布 2.1在相同的加載下，中切牙、側(cè)切牙的Von-mises應(yīng)力峰值均大于尖牙，尖牙應(yīng)力分布較為均勻，中切牙、側(cè)切牙唇側(cè)應(yīng)力大于舌側(cè)應(yīng)力，且唇側(cè)冠部應(yīng)力大于唇側(cè)根部應(yīng)力。 2.2隨著加載力值的增加，前牙所受的Von-mises應(yīng)力峰值也逐漸增加。 2.3在A1、B和A2、B的加載條件下，各前牙所受應(yīng)力峰值水平有差異：側(cè)切牙、尖牙A1、B條件下應(yīng)力峰值水平明顯高于A2、B；中切牙所受應(yīng)力峰值水平，A2、B條件下明顯高于A1、B。 2.4應(yīng)力分布云圖上顯示，在A1、B的加載條件下，牙周膜Von-mises應(yīng)力峰值出現(xiàn)在側(cè)切牙的牙周膜遠(yuǎn)中牙槽嵴頂處；牙周膜Von-mises應(yīng)力最小值出現(xiàn)在尖牙的牙周膜近中面上；隨著力值的增大，前牙近遠(yuǎn)中牙槽嵴頂所受的應(yīng)力水平也漸漸增大。 2.5應(yīng)力分布云圖上顯示，在A2、B的加載條件下，牙周膜Von-mises應(yīng)力峰值出現(xiàn)在中切牙的牙周膜近中牙槽嵴頂處；牙周膜Von-mises應(yīng)力最小值也出現(xiàn)在尖牙的牙周膜近中面上。側(cè)切牙牙周膜遠(yuǎn)中面、唇側(cè)面所受應(yīng)力水平相對側(cè)切牙其他部位較大。比較牙周膜所受Von-mises應(yīng)力峰值發(fā)現(xiàn)，由大到小的順序?yàn)椋褐星醒�、�?cè)切牙、尖牙。 3前牙壓低趨勢 3.1位移峰值出現(xiàn)在牙冠部，且位移值由冠部最大位移處向根部逐漸減小，中切牙、側(cè)切牙舌側(cè)位移小于唇側(cè)位移。從位移分布云圖上可以看出，牙齒在壓低的同時(shí)也伴隨著轉(zhuǎn)動。 3.2在A1、B的加載條件下，前牙的垂直向即刻位移最小值出現(xiàn)在尖牙舌側(cè)牙冠偏遠(yuǎn)中的位置，位移峰值三個(gè)工況(Case4、Case7、Case8)出現(xiàn)在中切牙牙冠偏遠(yuǎn)中，其余六個(gè)工況在側(cè)切牙牙冠的位置。 3.3在A2、B的加載條件下，前牙的垂直向即刻位移最小值出現(xiàn)在尖牙遠(yuǎn)中鄰面處，即刻位移峰值較一致，均出現(xiàn)在中切牙牙冠頸部偏遠(yuǎn)中。 3.4從位移分布圖上看出，雙側(cè)尖牙的整體壓低效應(yīng)明顯小于側(cè)切牙與中切牙，中切牙、側(cè)切牙冠的壓低趨勢明顯大于其他部位。整體上來說，垂直向壓低的位移數(shù)值較小，最大位移值為0.714E-3mm(Case18)；最小值為0.291E-4mm(Case1)。 3.5在A2、B加載的各工況條件之下，雖然位移值不同，但是其位移分布趨勢相近，從分布圖上看，在不同工況顏色分布下基本相似。 結(jié)論： 1CT掃描，結(jié)合Mimics、Geomagic、Catia、Ansys軟件建模的方法方便、靈活，建立的模型生物相似性和幾何相似性有大幅提高。 2從生物力學(xué)角度上講，種植體輔助前牙內(nèi)收控根移動的方法改善了一些傳統(tǒng)直絲弓前牙內(nèi)收的弊��；載荷大小、載荷方式可以影響前牙內(nèi)收的運(yùn)動形式；通過改變加載方式，牽引鉤高度等方法，可以達(dá)到靈活、高效內(nèi)收前牙的目的。 3前后牙種植體輔助前牙內(nèi)收控根移動時(shí)，牙槽嵴頂?shù)牟课皇菓?yīng)力集中好發(fā)部位，根部的應(yīng)力水平較低，尖牙的應(yīng)力值水平明顯小于側(cè)切牙與中切牙。 4從壓低的趨勢看，在前牙區(qū)植入種植體本可以有效實(shí)現(xiàn)前牙的壓低，其中中切牙、側(cè)切牙的壓低效應(yīng)明顯大于尖牙。同時(shí)觀察到，牙齒除了存在垂直向壓低外，，亦存在轉(zhuǎn)動的運(yùn)動形式。
【學(xué)位授予單位】：河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R783.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2667072