功能性矫治器可矫正II类错牙合畸形的矢状骨骼差异，在这个过程中对颞下颌关节的重塑的益处也已得到普遍承认，但关于前伸下颌的咬合重建方面存在各种意见。在有限元研究中，增加咬合高度可在TMJ中产生更有利的应力模式，但是其垂直和水平方向的增加量不一致。 Andresen建议下颌骨前伸至中性咬合，并保持咬合在息止颌间隙内。 Herren和Shaye改良了功能矫治器，使得下颌骨从II类关系前移到I类磨牙关系再向前的3-4mm。Schwarz主张下颌骨的最佳向前移动量是个体下颌向前移动最大量的一半。Woodside根据肌肉和软组织对矫治器的反应，认为患者下颌能够达到的最突出位置的远端3mm处的垂直开口高度应保持恒定。Graber和Neumann提出下颌前伸至最突出位置3mm远端。大多数作者赞成I类磨牙关系或中性咬合位置，但所有这些观点都没有生物力学研究。因此，本研究旨在保持垂直高度恒定的情况下，研究水平方向不同前伸量与颞下颌关节应力模式的变化。

一、材料和方法

一名12岁男孩，骨性II类，下颌后缩，覆盖8mm，其生长模式被认为适合功能矫治器治疗。

在生理休息位和另外三个位置获得了四个咬合蜡型，这三个位置是水平前伸0mm时的HA1，水平前伸5mm时的HA2以及水平前伸7.5mm时的HA3。所有三个位置均保持垂直高度为5mm。病人分别将四个蜡型咬在嘴里，接受了5次连续磁共振扫描。外部标记的Frankfort水平面保持垂直于扫描台。标记髁突头和关节盘的位置，并在整个研究过程中对它们的位置变化进行描绘（Figure 1和2;1Table 1和2）。

运用MIMICS软件在工作站上构建了颅骨的三维（3D）计算机辅助设计（CAD）模型（Figure 3）。

由于咬合是双侧对称的，因此只建立了TMJ的左侧模型。三维CAD模型完全构建后，被转移到ANSYS软件，被离散化为有限元素，并创建了三维有限元模型。这个有限元模型由38,250个元素和52,400个节点组成。模型中纳入了TMJ组织的杨氏模量和泊松比（Table 3）。

应用边界条件将有限元模型带到基线位置，即生理休息位。加载条件由位移强制形变来定义，也就是说，没有施加任何力量来引起必要形变，但下颌骨被生理性地处于目标位置。

然后，髁突和关节盘位置被分别位于HA1，HA2和HA3位置，并在模型上产生应力。使用ANSYSWorkbench 13.0软件在三个位置进行非线性应力分析。应力位于髁头和关节窝（主应力[PS1，PS2]）和关节盘（冯米塞斯等效应力）。所有应力均以兆帕（MPa）测量。在髁突头，关节窝和关节盘上使用15个等距点（前后和中间侧）记录应力（Figure4，5，6）。

二、结果

 在前后方向上比较髁突头的平均应力显示HA1与HA2和HA3的应力模式不同（Figure 7和8; Table 4）。在HA1中，在髁突头的上方具有最高的拉伸应力，并且在髁突的后上方和后方应力值保持不变。

最大压应力（PS2）位于髁突前部和前上部。HA2和HA3的应力模式相当。在HA2中最高的拉应力位于髁突的后上方。虽然压应力在HA2中表现出稳定的模式，但在髁突的上部（位点8）突然下降，然后急剧变为HA3位置的拉应力。当HA1位置移动到HA2，然后到HA3时，髁突的整体应力值稳步增加。

在关节窝（Figure 9和10; Table 5）中，在HA1位置，关节窝的中部和后部出现了轻微的拉应力，关节窝的前部受到压应力。压应力（PS2）的最高值位于关节窝的位点1。拉应力（PS1）在上部到后部表现出稳定的模式。由于更大的前伸，HA3中的应力比HA2大。

在HA2和HA3位置，在关节窝上部和后部呈现拉应力（PS1），在前部呈现压应力。最高的拉应力从HA2的位点10向HA3的位点11后移。HA3中压应力（PS2）的最高值的位点比HA2（位点4）更靠内部。中外侧方向的趋势表明，在HA1中，髁突头在中部和外侧受到压应力，但在上部受到轻微的拉应力。HA2和HA3位置的结果显示出相似性。

在HA1位置的关节窝前部，上部和后部的所有点均发现非常轻微的拉应力（PS1）。最高的拉应力值位于内侧的位点13。在HA2和HA3位置，最高的拉应力存在于关节窝内侧方向。从HA2到HA3，最高的拉应力从位点13移到位点10。压应力（PS2）存在于HA2和HA3位置的关节窝侧面部位。这种变化可能是由于关节窝内髁突的角度所致。

在HA1位置，在关节盘的中间部存在最高的von Mises等效应力。（Figure 11和12;Table 6）这种模式与HA2和HA3中的模式不同。在HA2和HA3的位置，前后部应力较高，中部较低。在外侧方向，在HA1位置的关节盘中部应力最小。在HA2和HA3中，内侧方向的应力最小，其在上部增加，在后部稍微减小。随着水平方向前伸量的增加，应力增加。

三、结论

1.随着矢状方向上咬合的增加，应力增加。

2.在HA1中，髁突的前部以及关节窝受到压应力，髁突的上部和后部受到轻微的拉伸应力。

3.在HA2中，髁突上后方和内侧受到拉应力，上前方和外侧受到压应力。在关节窝上，在后部方向上的拉应力是明显的，在关节隆起上有压应力。

4.随着前伸量的增加，HA3位置上，髁突和关节窝两侧的拉应力向后方移动，从而降低了功能矫治器的有利作用。

5.应力的定量分析显示，随着前伸量的增加，应力强度增加。因此，可以想象最大前伸量与较小前伸量相比，应力可能跨越生理学耐受阈值。

来源：浙一口腔正畸林军