应用微植体支抗压低上前牙的三维有限元分析

论文摘要

前牙良好的唇齿关系和覆牙合、覆盖是口腔正畸医生追求的目标之一。对于上前牙及牙龈暴露过多,需要改善唇齿关系的深覆牙合患者而言,压低上前牙是正畸医生的首选。随着微植体支抗(MIA)技术的成熟与广泛应用,越来越多的正畸医生选择使用微植体支抗压低上前牙。与片断弓、头帽J钩等传统方法相比,该方法具有不依赖患者配合、无上颌磨牙伸长等优点。临床应用MIA压低上前牙的形式多种多样,微植体植入部位可选择在前鼻棘下或两侧中切牙与侧切牙之间,加力方式、角度以及弓丝尺寸也都不尽相同。上述因素的变化将会对上前牙的生物力学机制产生何种影响,国内外文献鲜见报道。三维有限元法作为一种有效的理论应力分析方法,现已广泛应用于口腔生物力学研究。本研究通过建立包括上前牙、前段上颌骨及直丝弓矫治器在内的三维有限元模型,对上述各种情况下,上前牙的应力分布及移动趋势进行三维有限元分析,以期为临床应用MIA压低上前牙提供生物力学参考。研究共分为四部分:实验一:上前牙、前段上颌骨及直丝弓矫治器有限元模型的建立。目的:建立包括上前牙、前段上颌骨及直丝弓矫治器在内的三维有限元模型,为后续实验提供操作平台。方法:数据来源为女性志愿者,23岁,个别正常牙合,牙冠解剖形态正常,牙周状况良好。使用螺旋CT自上颌牙合平面至前鼻棘进行连续扫描;Mimics8.1软件导入CT数据并提取生成上前牙及前段上颌骨的三维模型;应用Geomagic Studio10.0软件对生成的三维模型进行光顺和实体化处理,生成上前牙、牙周膜、前段上颌骨的实体模型;然后借助UG NX5.0软件建立直丝弓托槽和弓丝;最后将各部分模型导入ANSYS10.0有限元分析软件中进行组装和处理,建立三维有限元模型。结果:建立了包括上前牙、前段上颌骨和直丝弓矫治器在内的三维有限元模型。结论:应用CT扫描获取数据,Mimics、UG和ANSYS软件相结合,可以建立具有较高几何相似性的三维有限元模型。实验二:加力方式对上前牙受力影响的三维有限元分析。目的:用三维有限元法分析应用MIA压低上前牙时,两种常用加力方式对上前牙力学行为的影响,为正畸临床提供生物力学参考。方法:设定两种加力方式:①起点为弓丝中点,终点为前鼻棘下方唇侧骨壁,力值为100g,弓丝为0.019×0.025英寸不锈钢丝。②起点为中切牙与侧切牙托槽间弓丝的中点,终点为与前鼻棘下缘等高的中切牙与侧切牙间牙槽骨唇侧骨壁,力值为每侧50g,弓丝为0.019×0.025英寸不锈钢丝。分析牙周膜的主应力分布及上前牙初始位移。结果:①加力方式2的牙周膜应力分布更均匀。②两种加力方式下,上切牙均发生唇倾,但唇倾程度不同。③加力点两侧的牙齿有向远离加力点倾斜的趋势。结论:将微植体植入中切牙与侧切牙之间并施加双侧压低力更为合理,压低过程中需注意对前牙转矩的控制,将牙齿连续结扎防止间隙的产生。实验三:矢状向加力角度对上前牙受力影响的三维有限元分析。目的:用三维有限元法分析应用MIA压低上前牙时,矢状向加力角度对上前牙力学行为的影响,为正畸临床提供生物力学参考。方法:加力方式同实验二中加力方式①,力值100g,弓丝为0.019×0.025英寸不锈钢丝。设定压低力方向与弓丝平面分别呈60度、65度和70度角。分析牙周膜的主应力分布及上前牙初始位移。结果:随着角度逐渐增大,中切牙唇倾程度和唇侧牙槽嵴顶压应力也逐渐加大。结论:压低力越远离阻抗中心,上前牙唇倾程度越大。临床操作中应根据需要尽可能控制压低力与前牙阻抗中心的距离,必要时需增加冠舌向转矩以控制前牙唇倾度。实验四:弓丝尺寸对上前牙受力影响的三维有限元分析。目的:用三维有限元法分析应用MIA压低上前牙时,弓丝尺寸对上前牙力学行为的影响,为正畸临床提供生物力学参考。方法:加力方式同实验二中加力方式①,力值100g,设定弓丝尺寸分别为0.018×0.025英寸和0.019×0.025英寸。分析牙周膜的主应力分布及上前牙初始位移。结果:与0.018×0.025英寸弓丝相比,使用0.019×0.025英寸弓丝时,牙周膜压应力分布较均匀,中切牙发生轴倾和唇倾程度较轻。结论:0.019×0.025英寸弓丝比0.018×0.025英寸弓丝更适合用于压低上前牙。临床医生在应用MIA压低上前牙时,应尽可能选择大尺寸弓丝以减少因弓丝形变产生的不利的牙齿移动,提高压低效率。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 文献回顾
• 口腔正畸生物力学与有限元法
• 1 有限元法简介
• 2 有限元法在口腔正畸领域的应用
• 3 有限元法在正畸研究中的发展趋势
• 实验一 上前牙、前段上颌骨及直丝弓矫治器三维有限元模型的建立
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验二 加力方式对上前牙受力影响的三维有限元分析
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验三 矢状向加力角度对上前牙受力影响的三维有限元分析
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 实验四 弓丝尺寸对上前牙受力影响的三维有限元分析
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢
• 临床病例报告
• 病例一
• 病例二
• 病例三
• 病例四
• 病例五