上颌种植钉配合摇椅曲内收上前牙位移趋势三维有限元研究

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1、上颌种植钉配合摇椅曲内收上前牙位移趋势三维有限元研究［摘要］目的通过改变摇椅曲的曲度和游离牵引钩的高度，分析使用种植钉配合摇椅曲整体内收前牙时该力学体系对磨牙压低作用的成因和力学机制。方法采用螺旋CT扫描,并用Mimics10.0建模软件建立上牙列及其支持组织，以及不同曲度摇椅曲（5。、10。、15。、20°、25°）和不同高度牵引钩（2.1、4.0、5.5mm）的三维有限元模型，施加1.5N向后的内收力，分析上颌各牙齿的位移趋势。结果摇椅曲使切牙唇倾压低、远中直立和近中唇向扭转，尖牙唇倾升高、近中倾斜和近中唇向扭转，第二前磨牙和第一磨牙颊倾压低、远中直立和近

2、中唇向扭转。随着摇椅曲曲度的增加,磨牙的位移趋势增加；但随着牵引钩高度的增加，磨牙的位移趋势减少。结论摇椅曲曲度增加，磨牙被压低的程度增加；游离牵引钩高度增加，磨牙被压低的程度降低。5°的摇椅曲配合5.5mm的游离牵引钩，磨牙被压低的程度最小。［关键词］三维有限元;摇椅曲;微种植钉；游离牵引钩；关闭间隙；磨牙压低［中图分类号］R783.5［文献标志码］A［doi］10.3969/j.issn.1000-1182.2012.06.018上颌前突是正畸临床常见的错畸形。对上颌前突的患者，正畸治疗时通常在拔除上颌两个第一前磨牙后，应用种植支抗最大限度地内收前牙来解决

3、上颌前突问题。当运用种植支抗内收前牙时，内收力通过上牙列阻抗中心的下方，可使上牙列发生顺时针旋转，造成前牙舌倾、覆增加。为了防止出现覆增加的现象，通常会配合使用摇椅曲。当种植支抗配合摇椅曲来内收前牙时，往往会出现第一磨牙的远中倾斜和压低现象，影响矫治效果。本实验通过改变摇椅曲的曲度和游离牵引钩的高度，来研究牙齿位移的趋势、分析磨牙压低的原因，为临床应用种植钉配合摇椅曲矫治上颌前突提供理论依据。1材料和方法1.1材料选择1名18岁女性作为建模素材，要求为个别正常、牙周组织健康、无颖下颌关节疾病及正畸治疗史。1.2三维有限元模型建模方法1.2.1建立上颌牙列及其支

4、持组织的三维有限元模型采用Br订liance64层螺旋CT机对受试者从鼻底到硕部进行连续横断超薄扫描。扫描条件：以咬合平面为基准平面，受试者采取仰卧位，额部抬高，头部固定，微张口，咬住预先制作的2mm厚的塑料片，来模拟息止间隙，避免上下牙列接触。将扫描的CT数据输入到医学成像软件Mimics10.0中，绘出各个断层的CT图像轮廓边界以形成其轮廓图,并形成闭合的轮廓曲线。根据图像按照1:1的比例建立上颌牙列模型。因为牙本质和骨的密度不一致，因此可以从CT扫描数据中取得牙本质轮廓，再根据牙本质轮廓考虑牙周膜厚度，用Geomagicstudio9.0软件在牙根表面向

5、外均匀扩展0.5mm,建立牙周膜区域（正常人牙周膜厚度为0.018〜0.035nun,本研究将牙周膜适当放大，有助于建立高质量网格以达到更精确的计算；同时，牙周膜尺寸放大对计算结果的影响可以忽略）［1］。1.2.2建立摇椅曲弓丝三维有限元模型按Bonwi11-Hawley标准弓形图制作上颌弓丝，把制作的弓丝与牙面进行比对，同时用游标卡尺标注出每个牙齿托槽或颊面管的近远中点在弓丝上相应的位置。摇椅曲弓丝模型的示意图见图1：Y轴为矢状向（前后）坐标，Z轴为冠状向（垂直）坐标；0点为尖牙托槽远中点，A点为第一磨牙颊面管远中点，0A这条线段为尖牙托槽远中点到第一磨牙颊

6、面管远中点的直丝弓弓丝的长度，对于一个牙弓而言，此长度为一定值（在图1上为L）；0A这段弧长为尖牙托槽远中点到第一磨牙颊面管远中点的摇椅曲弓丝的长度，0为摇椅曲的曲度，（）'为ZOO'A的1/2,0=0不同角度的摇椅曲弓丝，0A的弧长是不一样的，把弧长0A看成是一个圆上截取的弧。根据弧长公式L=,将公式转换为R=,根据摇椅曲的曲度可以计算出不同的半径R,然后在Z轴上截取不同的长度，即移动O'点在Z轴上的高低位置，依据此长度画弧，即可得出不同角度的摇椅曲弓丝模型。根据上述方法分别得出5。、10°、15°、20°、25°的摇椅曲弓丝模型[2-3]o图1摇椅曲弓丝

7、模型示意图Fig1Theschematicdiagramoftheupperaccentuated-curvearchwires1.2.3建立游离牵引钩三维有限元模型在上颌侧切牙和尖牙之间建立3种不同高度的游离牵引钩模型，分别为2.1、4.0、5.5miiio1.2.4建立种植钉三维有限元模型在上颌第二前磨牙和第一磨牙之间距牙槽靖边缘约6mm处，建立种植钉模型。本实验把种植钉简化为圆柱状，直径1.2mm,长度8mm,骨内长度6mm,种植钉植入角度30°。1.3材料的力学参数本实验所涉及到的有关材料的弹性模量和泊松比等力学参数见表lo1.4实验假设和约束条件本

8、研究所建立的模型中各种组织和材料均假设