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微植体支抗内收上牙列的三维有限元分析

刘海波  
【摘要】:稳定、有效的“支抗”是正畸治疗成功的基础。所谓“支抗”,是指能够抵抗或者抵消矫治力的反作用力的结构,临床上有多种方法可以增强支抗,如口外弓、Nance弓、横腭杆等,但这些手段的临床效果都不尽如人意,种植体支抗的出现为此类问题的良好解决提供了方法与途径。 种植体支抗作为恒定支抗,具有创伤小,操作简单、植入后即刻加力等优点,可以有效的控制牙齿近远中向、垂直向及水平向的移动。目前在临床上主要应用在内收前牙、压低前牙、压低后牙、推后牙远移、内收上牙列等各方面。 种植体支抗整体内收上牙列是近年来在临床开展的一项新技术,主要适用于两类患者:1、面型轻度前突,不拔牙的边缘病例。2、经过拔牙矫治后面型仍较前突者。通过此技术的治疗,能够矫正磨牙的远中关系和改善患者的前突面型。但在治疗过程中,有时会出现前牙过度直立或后牙开合等情况。临床上为了避免这些情况的发生,一般通过改变牵引钩高度以及摇椅弓角度的方法来解决。可是这些方法对种植体支抗内收上牙列的生物力学机制将会产生何种影响,国内外文献尚无相关方面的报道。 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,本研究通过建立种植体支抗内收上牙列的三维有限元模型,对上述各种情况下上牙列的应力分布和移动趋势进行三维有限元分析,以期为临床上种植体支抗内收上牙列提供生物力学参考。 本研究共分为三部分: 实验一:种植体支抗内收上牙列的三维有限元模型的建立。目的:建立包括上牙列、牙周膜、牙槽骨、托槽、弓丝和种植体支抗在内的三维有限元模型,从而为后续实验提供操作平台。方法:将一名年龄为23岁,个别正常合,牙列完整,牙冠解剖形态正常,牙列轻度拥挤的女性患者作为数据采集的对象。经过上牙列的排齐和整平后,使用螺旋CT自颧弓至上颌合平面进行连续扫描,将扫描数据导入Mimics8.1软件,通过筛选、灰度选择、自动提取和手动擦除等方式提取与生成上牙列及牙槽骨的有限元模型。然后通过Catia软件对模型进行光顺和实体化处理,得到上牙列及牙槽骨的CAD模型。最后采用Solidworks软件建立出牙周膜、托槽、弓丝和种植钉的模型,并将各部分模型导入Ansys Workbench12.1软件中进行组装和处理,建立出种植体支抗内收上牙列的三维有限元模型。结果:建立了种植体支抗内收上牙列的三维有限元模型。结论:通过CT扫描数据,Mimics、Catia、Solidworks和Ansys软件相结合,建立出具有较高几何相似性种植体支抗内收上牙列的三维有限元模型是可行的 实验二:不同牵引钩高度内收上牙列的三维有限元分析。目的:探讨和研究在种植体支抗内收上牙列的过程中,不同的牵引钩高度对上列的生物力学效应和影响。方法:在建立出的微种植体支抗内收上牙列三维有限元模型的基础上,在3N正畸力负载下,研究上牙列各牙在牵引钩高度为1、4、7、10mm时的受力大小和初始位移。结果:随着牵引钩高度的增加,矢状向力逐渐增加而垂直向力逐渐减小,上牙列逐渐由顺时针变为逆时针方向旋转。结论:1、通过改变牵引钩的高度,可以有效地改变上牙列的移动方式。2、上牙列的阻抗中心的高度位于合平面上方7—10mm之间。 实验三:不同摇椅弓角度内收上牙列的三维有限元分析。目的:探讨和研究在种植体支抗内收上牙列的过程中,不同摇椅弓角度对上牙列的生物力学效应和影响。方法:在建立出的微种植体支抗内收上牙列三维有限元模型的基础上,在3N正畸力负载下,研究上牙列各牙在摇椅弓角度为5、10、15度时的初始位移和移动趋势。结果:1、随着摇椅弓角度的增加,中切牙、尖牙、第一磨牙受到的唇、颊向转矩逐渐增加,中切牙、尖牙受到的压低作用逐渐增加,第一磨牙受到的压低作用逐渐减小。2、随着摇椅弓角度的增加,上牙列逆时针方向旋转的趋势加大。结论:1、通过改变摇椅弓的角度,可以有效地改变上牙列各牙的移动方式。2、种植体支抗内收上牙列时,选择角度为10度的摇椅弓更为合理。


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