【摘要】：差動直絲弓矯治技術(shù)是應(yīng)用差動力原理移動牙齒并完成牙齒三維控制的高效的矯治技術(shù)。Tip-Edge Plus托槽作為差動直絲弓矯治器的第二代，在主槽溝的舌側(cè)增加了一個水平方向的隧道，與第一代差動直絲弓矯治器的應(yīng)用相比，Tip-Edge Plus托槽主要在矯治第三階段的應(yīng)用發(fā)生了較大變化。在差動直絲弓矯治技術(shù)中，矯治階段以及目標(biāo)比較明確，各階段主動矯治力的來源各不相同，主動矯治力與牙移動的關(guān)系體現(xiàn)得比較明顯，明確每一階段的牙移動特點才能夠更好的為下一步矯治夯實基礎(chǔ)。在許多矯治技術(shù)中，都將尖牙的矯治特別提出，并在矯治中對尖牙的移動特別關(guān)注。尖牙之所以特殊，與尖牙的生理特點以及在正畸中的重要作用有關(guān)。在差動直絲弓矯治技術(shù)中，無論是尖牙托槽的設(shè)計還是矯治中對尖牙移動特點的靈活應(yīng)用都充分體現(xiàn)了對尖牙的重視，使尖牙在矯治中發(fā)揮著重要的作用。尤其是矯治的第三階段，尖牙的軸傾角變化是影響鎳鈦輔弓激活的主要因素，而后者是正軸與轉(zhuǎn)矩矯治的主動矯治力來源，使得該階段牙移動與矯治力的相互影響得以更好地體現(xiàn)。 本研究依據(jù)尖牙在矯治中的特殊性和重要作用這一特性，應(yīng)用三維有限元研究方法，首先從研究差動直絲弓矯治技術(shù)各個階段上頜尖牙的移動特征出發(fā)，探討各矯治階段主動矯治力與上頜尖牙移動的關(guān)系；其次通過材料學(xué)實驗并結(jié)合Tip-Edge Plus矯治器的轉(zhuǎn)矩表達特點，研究上頜尖牙移動特征對矯治第三階段主動矯治力和轉(zhuǎn)矩表達的影響。本研究具體內(nèi)容分五部分實驗。 實驗1Tip-Edge Plus矯治器打開咬合過程中上頜尖牙移動的有限元研究 目的：本實驗采用有限元法研究不同角度磨牙后傾彎配合頜間II類牽引對上頜尖牙受力與位移趨勢的影響，探討在打開咬合過程中上頜尖牙的移動特征。方法：通過CT掃描和體外測量，在ANSYS中建立上頜骨、上牙列及上頜Tip-Edge Plus托槽與弓絲的三維有限元模型，模擬應(yīng)用Tip-Edge Plus矯治器矯治第一階段，通過彎制磨牙后傾彎配合使用頜間II類牽引打開咬合，然后改變磨牙后傾彎的角度，分別為30°、35°、40°、45°，觀察上頜尖牙牙根的應(yīng)力分布與上頜尖牙的初始位移趨勢。結(jié)果：本實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在磨牙后傾彎與頜間II類牽引的共同作用下，上頜尖牙牙根應(yīng)力主要集中于根尖1/3處；發(fā)現(xiàn)上頜尖牙的初始位移表現(xiàn)為冠向遠中并腭向傾斜伴牙齒垂直向壓低的移動趨勢。隨著磨牙后傾彎角度的增大，上頜尖牙牙根的應(yīng)力集中與上頜尖牙的初始位移趨勢更加明顯。結(jié)論：模擬差動直絲弓矯治技術(shù)打開咬合的過程中，上頜尖牙除具有向遠中傾斜與壓低的趨勢外，還表現(xiàn)冠向腭側(cè)傾斜的位移趨勢，磨牙后傾彎的角度越大，上頜尖牙的各向位移趨勢越大。 實驗2Tip-Edge Plus矯治器關(guān)閉間隙過程中上頜尖牙移動的有限元研究 目的：本實驗采用有限元法研究在不同搖椅弓曲度與不同頜內(nèi)牽引力的作用下，應(yīng)用Tip-Edge Plus矯治器正畸關(guān)閉間隙的過程中上頜尖牙的受力特點與位移趨勢。方法：應(yīng)用實驗1的研究模型，設(shè)計5°與10°的弓絲搖椅弓曲度，保持頜間II類牽引不變，然后分別應(yīng)用50g和100g頜內(nèi)牽引力關(guān)閉拔牙間隙，觀察在上述綜合力系作用下上頜尖牙受力與位移特點。結(jié)果：本實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)上頜尖牙根尖1/3仍是主要的應(yīng)力集中區(qū)，隨著搖椅弓曲度與頜內(nèi)牽引力的增大，最大等效應(yīng)力值也增大；上頜尖牙的初始位移繼續(xù)表現(xiàn)為冠向遠中和腭向傾斜移動的位移趨勢，并隨著頜內(nèi)牽引力的增大初始位移值增大；垂直向的位移趨勢因搖椅弓曲度不同有所差異；隨著搖椅弓曲度的增大，上頜尖牙的初始位移由壓低趨勢逐漸變?yōu)樯扉L趨勢，表現(xiàn)為在5°搖椅弓作用下，上頜尖牙牙根與牙冠的腭側(cè)壓低；10°搖椅弓作用下，上頜尖牙牙根與牙冠均伸長。結(jié)論：模擬差動直絲弓矯治技術(shù)關(guān)閉間隙的過程中，上頜尖牙表現(xiàn)為冠向遠中與腭側(cè)傾斜的位移趨勢；頜內(nèi)牽引力與搖椅弓曲度越大，上頜尖牙的上述位移趨勢越大；搖椅弓曲度的變化影響關(guān)閉間隙過程中上頜尖牙的垂直向位移趨勢；伴隨搖椅弓曲度的增大，上頜尖牙由壓低的趨勢逐漸表現(xiàn)為伸長的趨勢。 實驗3Tip-Edge Plus矯治器轉(zhuǎn)矩表達的有限元研究 目的：本實驗采用有限元法模擬Tip-Edge Plus矯治器矯治第三階段前牙正軸與轉(zhuǎn)矩的過程，研究上頜尖牙軸傾角變化對主動矯治力和上頜前牙受力與位移的影響。方法：實驗在上述研究模型的基礎(chǔ)上，于ANSYS中模擬建立矯治第三階段關(guān)閉間隙后的有限元模型，調(diào)整上頜前牙的軸傾角分別為中切牙-2°，側(cè)切牙-15°，尖牙-25°、-19°與-13°，然后模擬矯治第三階段鎳鈦輔弓的應(yīng)用，計算不同上頜尖牙軸傾角下前牙所受的矯治力，并固定上頜前牙牙冠中心位置，于前牙加載10N mm冠唇向、根舌向力偶矩模擬轉(zhuǎn)矩表達的過程，觀察上述綜合力系下前牙的受力與位移以及上頜尖牙軸傾角變化對前牙的受力與位移的影響。結(jié)果：本實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)上頜切牙牙根等效應(yīng)力主要集中于牙頸部唇側(cè)，上頜尖牙的等效應(yīng)力集中于根近中面偏唇側(cè)，隨上頜尖牙軸傾角的變化，切牙的等效應(yīng)力值也隨之改變，表現(xiàn)為隨著上頜尖牙軸傾角的增大，前牙牙根與牙周膜最大等效應(yīng)力也增大，側(cè)切牙的等效應(yīng)力值始終顯示最大。上頜前牙的初始位移趨勢表現(xiàn)為牙根位移大于牙冠位移，在近遠中向是以牙根向遠中為主牙冠向近中為輔的牙齒直立位移趨勢，在唇腭向是以牙根向腭側(cè)為主牙冠少量向唇側(cè)的轉(zhuǎn)矩位移趨勢。牙合面觀發(fā)現(xiàn)前牙牙冠均有軸向旋轉(zhuǎn)的位移趨勢，以上頜尖牙的旋轉(zhuǎn)趨勢最明顯。前牙的初始位移值隨上頜尖牙軸傾角的變化有所改變，上頜尖牙軸傾角增大前牙各向位移的位移趨勢也增大。結(jié)論：模擬Tip-Edge Plus矯治器矯治第三階段，上頜前牙間的正軸與轉(zhuǎn)矩過程相互影響；上頜尖牙軸傾角的改變影鎳鈦輔弓的形變程度，從而影響主動矯治力的大小，進而影響前牙的移動；在此過程中上頜側(cè)切牙受上頜尖牙軸傾角變化的影響最大，承受的應(yīng)力最大；牙列內(nèi)存在間隙與否是影響第三階段正軸與轉(zhuǎn)矩表達的因素之一。 實驗4Tip-Edge Plus矯治第三階段熱激活鎳鈦輔弓物理性能的體外研究 目的：本實驗研究模擬在口腔環(huán)境下Tip-Edge Plus矯治器第三階段上頜熱激活鎳鈦輔弓的使用，探討在人工唾液中的腐蝕時間與不同上頜尖牙軸傾角下熱激活鎳鈦輔弓的形變程度對熱激活鎳鈦輔弓物理性能的影響。方法：首先應(yīng)用Typodont的實驗方法模擬Tip-Edge Plus拔牙矯治的三個階段，翻制具有不同上頜尖牙軸傾角（-25°到+5°）的石膏模型并粘接托槽模擬熱激活鎳鈦輔弓的使用，將模型浸泡于人工唾液中共8周，每周通過掃描電鏡觀察、三點彎曲試驗觀察弓絲物理性能的變化，通過微區(qū)X射線衍射的方法研究熱激活鎳鈦弓絲機械性能變化的機制，最后總結(jié)人工唾液中的腐蝕時間與上頜尖牙軸傾角的變化對熱激活鎳鈦輔弓物理性能的影響。結(jié)果：本實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在模擬口腔環(huán)境下，隨著腐蝕時間的延長，熱激活鎳鈦弓絲表邊的腐蝕情況加重；于實驗觀察時間內(nèi)，在-25°、-19°和-13°上頜尖牙軸傾角的熱激活鎳鈦弓絲，弓絲的加載期剛度增加同時卸載平均力值與卸載力值方差比率減小，隨著上頜尖牙軸傾角的增大各觀察指標(biāo)的變化越大且出現(xiàn)最大變化的時間越早，微區(qū)X射線衍射實驗發(fā)現(xiàn)在發(fā)生性能變化的熱激活鎳鈦弓絲，馬氏體M111與奧氏體A110的組分比率發(fā)生改變，M111/A110的比率隨腐蝕時間的延長與上頜尖牙軸傾角的增大而增大。結(jié)論：在模擬口腔環(huán)境下，矯治第三階段熱激活鎳鈦弓絲的使用時間與弓絲的彎曲變形程度都會影響弓絲的機械性能；熱激活鎳鈦弓絲表面的腐蝕程度隨使用時間的延長而加重；熱激活鎳鈦弓絲的彎曲變形程度隨上頜尖牙軸傾角的增大而增大，弓絲發(fā)生機械性能衰減的時間越早且變化越明顯；熱激活鎳鈦弓絲機械性能發(fā)生改變的機制是馬氏體與奧氏體組分比率的變化。 實驗5Tip-Edge Plus矯治第三階段上頜尖牙軸傾角變化對前牙移動綜合影響的有限元研究 目的：本實驗結(jié)合實驗4的結(jié)果采用有限元法研究熱激活鎳鈦輔弓彈性模量改變結(jié)合上頜尖牙軸傾角變化對前牙受力與位移的影響，進而分析上頜尖牙軸傾角變化對前牙移動的綜合影響。方法：應(yīng)用實驗3的研究模型，只改變熱激活鎳鈦輔弓的彈性模量，而力量的加載方式和大小與實驗3相同，故載荷并非表現(xiàn)彈性模量變化前后的有限元臨床模擬過程，只是有限元針對某一變量的數(shù)值模擬過程。計算在上頜尖牙軸傾角變化下前牙的受力與位移。將本實驗結(jié)果與實驗3的研究結(jié)果對比，計算隨著熱激活鎳鈦弓絲彈性模量和上頜尖牙軸傾角的變化，前牙應(yīng)力與位移的變化率。結(jié)果：本實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)上頜前牙的應(yīng)力分布特點與初始位移趨勢與實驗3相同；在加載相同的情況下，隨著熱激活鎳鈦弓絲彈性模量的減小與上頜尖牙軸傾角的增大，前牙的應(yīng)力與位移趨勢增大；與實驗3的結(jié)果相比，熱激活鎳鈦弓絲彈性模量與上頜尖牙軸傾角變化前后，前牙的應(yīng)力基本相同，但側(cè)切牙的位移變化率最大，其次是尖牙與中切牙。結(jié)論：在上頜尖牙軸傾角變化的綜合影響下，側(cè)切牙是矯治第三階段對矯治力系變化最敏感的牙齒，尖牙是移動過程中表現(xiàn)特殊的牙齒；伴隨上頜尖牙軸傾角的增大，矯治力系的衰減明顯，前牙的位移減小率增大，易對前牙的正軸與轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生不利的影響；不僅僅局限于有限元的臨床模擬過程，發(fā)揮有限元數(shù)值模擬的優(yōu)勢，為研究綜合因素對牙移動的影響提供了一種新手段。 本研究的創(chuàng)新之處為首次系統(tǒng)地研究了Tip-Edge Plus矯治器上頜尖牙的移動過程，總結(jié)并闡明了上頜尖牙在各矯治階段的移動規(guī)律和特點以及對矯治第三階段的影響；本研究還將材料學(xué)研究方法及結(jié)果與有限元的研究相結(jié)合，并不僅僅局限于有限元的臨床模擬過程，發(fā)揮有限元的數(shù)值模擬優(yōu)勢，為研究綜合因素對牙移動的影響做出初步探索，為有限元法在口腔正畸領(lǐng)域的應(yīng)用拓展了思路。 本研究結(jié)果為臨床更好地應(yīng)用差動直絲弓矯治技術(shù)，也為矯治過程中更好的移動與控制上頜尖牙提供了理論依據(jù)，具有重要的理論與臨床指導(dǎo)意義，
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R783.5

【參考文獻】

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本文編號：2724617