正畸文献阅读--对不同扩弓器伴面弓治疗位移及应力分布的3维有限元分析

本研究目的为使上颌扩弓及前伸，使用3维有限元分析使用骨支抗和牙支抗扩弓器及面弓（FM）后上颌的位移及应力分布。

材料和方法：

对青少年干燥头骨进行X断层摄影，使用Mimics软件建立有限元（FE）模型。Visual mesh软件生成4面FE网格。上颌、牙列及牙槽骨将其分割呈1mm四面体，其余部分为5mm四面体。该模型由1088171个单元及226458个节点（图1）。牙列、牙槽骨及牙周韧带被认为是同质及同向的。牙周韧带厚度默认为0.2mm，腭中缝厚度为0.5mm。其余骨缝平均厚度为0.5mm且分成2个层面。皮质骨的厚度根据Farnsworth等的研究而定。该模型不同结构的情况见表1。

枕骨大孔和前额点固定作为参照点，从x,y,z轴上正负向进行3维方向空间的描述。研究中做4组模型：FM合并唇舌矫治器（A）；FM合并4枚植于腭中缝两侧直径1.8mm长8.6mm种植体的骨支抗扩弓器（B）；FM合并4块植于腭部的微种植板（C）；FM合并传统Hyrax扩弓器（D）。每种快扩速度都控制在0.25mm/圈（图2，3）。 

    B组微种植钉位置距腭中缝3mm处，使用0.9mm不锈钢丝与扩弓器相连；C组微种植板于腭部，距牙槽嵴下8mm处，两枚处于尖牙和第一前磨牙间，两枚处于第二前磨牙及第一磨牙间，其通过树脂及0.9mm不锈钢丝与扩弓器相连。第一前磨牙和第一磨牙使用0.9mm不锈钢丝在颊舌两侧连接，延长钩处于第一前磨牙和尖牙处。 

    扩弓器通过扩大0.25mm横向激活（y轴），x，z轴向不固定，钩子提供恒定的500g前牵力，为避免逆时针旋转， 提供上颌合平面30°向下倾。评估上下颌牙列的位移及米塞斯应力。使用PAM-MEDYSA软件使用几何非线性理论分析模型进行后期完善。每步负荷量为0.1，位移收敛公差为0.0001，力收敛公差为0.01。

结果

    牙齿的位移量见表II及图4-图7。

     A仅面弓组前牵力的应用造成了上颌前牙位移的改变，后牙显示出0.02mm的向下位移，中切牙显示出极小的向上位移约0.006mm。

    B种植钉组体现出了整体牙列的向后和向外位移，刚开始为向下位移后来随着扩弓力量的影响出现了向上的位移，在前牵后，后牙处于原来位置而中切牙有极小的后移。

    C种植板组显示出了与B组相似但结果变化更小。

    D牙支抗组，扩弓力导致了上颌牙列向前向外，后牙向下及切牙向上的位移的位移。前牵后全牙列前移（0.05-0.07mm），扩弓量在后期减小，中切牙处接近0，垂直向位移有增加。

    牙槽骨的位移量与相应的牙齿相似除了D组垂直向上后牙槽骨显示出少许向上的位移而牙列显示出向下的位移（表III）。 

    腭中缝处位移量见表IV。A组显示前段位移随着缝变化伴后段区域0.01mm向下的位移。B组在扩弓后，缝向后向下变化伴向外位移由最初0.07mm到后期0.11mm。前牵后后牙位移量减少，后期向下位移量增加。C组显示出向后向下的位移及最初向外0.013mm位移及后期0.02mm。前牵力造成骨缝向前及后期向下位移的增加。D组有向前和向上的位移及少量向外的位移。前牵力下增加了向前的位移，减小了向外的位移，将后方向上的位移变成了向下的位移。

图8表示每组前方在扩弓及前牵后的变化。

    通过对米塞斯应力分布的分析，A组前牵力的应用造成了第一前磨牙区及第一磨牙区牙槽嵴应力集中（5.9MPa）。B组显示在施加两种力后腭中缝种植体附近应力最高（78.1MPa）。C组显示种植板附近应力相对较低（38.1MPa）。D组显示应力相对骨支抗组更小（14.3MPa）且与A组相似（图9，10）。

结论

本研究使用三维有限元分析了不同种类扩弓及器合并面弓治疗的效果：

1.传统牙支抗快扩加强了上颌前伸效果，而骨支抗快扩对前伸有反作用或无作用，因此在仅需要上颌扩弓是建议使用骨支抗快扩。

2.正中旁（钛钉）骨支抗快扩对面弓的上颌前牵有抵抗作用，尽管其扩弓效果最佳，而腭斜坡（钛板）骨支抗快扩对前牵作用的影响小。

临床过程中应重视初始应力、该有限元分析中显示出的不同腭部扩弓器下的变化情况、及预测确定临床中治疗安氏III类患者的变化趋势。

来源：LilililyQi 浙一口腔正畸林军