舌側(cè)正畸治療上頜第一磨牙的三維有限元分析.pdf

1、目的 舌側(cè)正畸技術(shù)是目前技術(shù)含量最高、美觀性最好的口腔正畸技術(shù)。近年來在簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)室步驟、減少椅旁操作時(shí)間，CAD/CAM技術(shù)的運(yùn)用、臨床疑難病例的治療及生物力學(xué)的研究等方面都有很大的發(fā)展。由于舌側(cè)正畸技術(shù)在托槽間距、牙齒的施力點(diǎn)與阻力中心的距離及位置關(guān)系等方面與唇側(cè)正畸不同，因而兩者的生物力學(xué)有很大的不同。目前有關(guān)生物力學(xué)方面的報(bào)道只有上頜中切牙、下頜尖牙及下頜第一磨牙。而上頜第一磨牙是殆的關(guān)鍵，它與下頜第一磨牙的位置關(guān)系是錯(cuò)殆

2、畸形診斷的基礎(chǔ)，在矯治過程中，作為支抗牙較難控制，因而研究上頜第一磨牙的生物力學(xué)對(duì)臨床治療有重要的參考價(jià)值。本研究的目的是通過建立上頜第一磨牙、牙周膜、牙槽骨及矯治器的三維有限元模型，并在模型上模擬臨床對(duì)矯治器進(jìn)行加力，從而研究各種載荷作用下，牙齒的移動(dòng)和牙周組織的應(yīng)力分布，為臨床提供一定的理論依據(jù)。 方法 1、選取日本Nission公司具有牙冠和牙根的全口牙列教學(xué)模型模具中的左上頜第一磨牙。用線激光掃描儀對(duì)左上頜第一磨

3、牙模具冠根進(jìn)行分區(qū)域掃描，得到完整的牙齒表面形態(tài)．stp文件，將其導(dǎo)入CAD軟件CATIA V5，通過其曲面建模功能，建立左上頜第一磨牙的三維幾何模型。在此基礎(chǔ)上再建立牙周膜、牙槽骨、矯治器的三維幾何模型。然后將三維幾何模型的數(shù)據(jù)讀入有限元軟件MSC．PATRAN中，得到有限元模型，并進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格4節(jié)點(diǎn)四面體單元的劃分，共包括25766個(gè)節(jié)點(diǎn)，105794個(gè)單元。 2、在有限元模型上加載(1)近中方向水平力2N； (2)近中方向

4、水平力2N+抗傾斜力矩Mt； (3)近中方向水平力2N+抗旋轉(zhuǎn)力矩Mr； (4)近中方向水平力2N+抗傾斜力矩Mt+抗旋轉(zhuǎn)力矩Mr； (5)垂直方向升高力1N； (6)垂直方向壓低力1N； (7)垂直方向升高力1N+抗傾斜力矩Mt； (8)垂直方向壓低力1N+抗傾斜力矩Mt。利用MSC．NASTRAN計(jì)算并分析在以上各種工況下，上頜第一磨牙的位移、應(yīng)力以及牙周膜、牙槽骨的應(yīng)力分布情況。 結(jié)果 1、在單純近中水平力作用下，

5、頰側(cè)加載牙齒近中傾斜伴近中舌向旋轉(zhuǎn)，舌側(cè)加載牙齒近中傾斜伴近中頰向傾斜，其中頰側(cè)加載的傾斜度、旋轉(zhuǎn)度大于舌側(cè)加載。在力+抗平衡力拒的作用下，兩者趨于整體移動(dòng)，舌側(cè)加載的位移大于頰側(cè)加載，其中頰側(cè)加載Mt=16.2N．mm，Mt/F=8.1：1，Mr=16 N.mm，Mr/F=8：1。舌側(cè)加載Mt=13.8 N.mm，Mt/F=6.9：1，Mr=14.2 N．mm，Mr/F=7.1：1。 2、在垂直力作用下，頰側(cè)加載時(shí)牙齒的頰舌向

6、傾斜度大于舌側(cè)加載時(shí)牙齒的頰舌向傾斜度，傾斜方向相反。在垂直力+抗平衡力矩的作用下，牙齒趨向于整體移動(dòng)時(shí)，舌側(cè)加載的位移稍大于頰側(cè)加載的位移，其中頰側(cè)Mt=4.95 N．mm，Mt/F=4.95：1，舌側(cè)Mt=3.6 N．mm，Mt/F=3.6：1。 3、無論頰側(cè)或舌側(cè)加載，Vonmises應(yīng)力、最大拉應(yīng)力、最大壓應(yīng)力基本都是牙根>牙周膜>牙槽骨，且頰側(cè)>舌側(cè)，在水平力或垂直力作用下，當(dāng)加載平衡力矩使牙齒趨向于整體移動(dòng)時(shí)，牙周膜

7、、牙槽骨都處于均勻的低應(yīng)力分布，各項(xiàng)應(yīng)力都要小于傾斜移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。牙根、壓周膜的各項(xiàng)應(yīng)力基本都是牙頸部平面、根分叉平面>根上1/3平面>根中1/3平面>根下1/3平面，牙槽骨在根分叉平面最大。 結(jié)論 1、上頜第一磨牙在水平向整體移動(dòng)時(shí)，舌側(cè)加載所需的抗平衡力矩與力之比(M/F)要小于頰側(cè)加載(其中頰側(cè)加載Mt/F=8.1：1，Mr/F=8：1；舌側(cè)加載Mt/F=6.9：1，Mr/F=7.1：1)，提示舌側(cè)正畸移動(dòng)效率要

8、高于頰側(cè)正畸，不利于支抗控制，而舌側(cè)正畸近中移動(dòng)時(shí)遠(yuǎn)中舌向旋轉(zhuǎn)有助于支抗加強(qiáng)。舌側(cè)加載牙齒在移動(dòng)過程中傾斜度、旋轉(zhuǎn)度較頰側(cè)小，使得舌側(cè)正畸更易于趨向整體移動(dòng)。 2、上頜第一磨牙在垂直向整體移動(dòng)時(shí)，舌側(cè)加載所需的抗傾斜力矩與力之比要小于頰側(cè)加載(其中頰側(cè)Mt/F=4.95：1，舌側(cè)Mt/F=3.6：1)，提示舌側(cè)正畸過程中上頜第一磨牙更易于升高或壓低。 3、無論是舌側(cè)加載還是頰側(cè)加載，應(yīng)力的分布基本都是牙根>牙周膜>牙槽骨