骨性類錯(cuò)牙結(jié)合的三維有限元分析

骨性類錯(cuò)牙結(jié)合的三維有限元分析

下頜前的誘導(dǎo)是促進(jìn)骨縫合（下頜縫合、下頜縫合、上頜縫、蝶形縫合和鼻形縫）的發(fā)展，以及骨骼的堆積對(duì)骨和iii級(jí)患者的牙齒缺損有顯著影響。例如，上下頜的旋轉(zhuǎn)以及上牙齒表面的傾斜角度增加。有學(xué)者報(bào)道上頜前方牽引可引起上頜骨逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、下頜骨順時(shí)針旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致前面高特別是前下面高增加,這對(duì)于反覆牙合較深的低角病例來說是有利的,但是對(duì)于高角有開牙合趨勢(shì)的骨性Ⅲ類患者來說將會(huì)導(dǎo)致更加難以接受的長(zhǎng)面型,而這是每個(gè)正畸醫(yī)生不愿看到的。隨著種植技術(shù)在正畸方面的廣泛應(yīng)用,種植體支抗前牽引已經(jīng)在臨床上得到應(yīng)用和發(fā)展,但是其與傳統(tǒng)支抗不同的生物力學(xué)機(jī)制還不夠完善,國(guó)內(nèi)外對(duì)此的研究也不夠深入,本文將采用生物力學(xué)的方法來探討和研究種植體前牽引的力學(xué)機(jī)制以更好的指導(dǎo)臨床。數(shù)據(jù)和方法1.windows、sc3計(jì)算機(jī)(聯(lián)想商用揚(yáng)天系列,型號(hào):TinkcentreM8000t操作系統(tǒng):MicrosoftWindowsXPSP3,500G硬盤,4G內(nèi)存);Mimics軟件(Materialise公司產(chǎn)品);PRO/Ewildfire4.0軟件,GeomagicStudio10軟件,MSC.Marc.Mentat2005R3.2.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透鞴强p的受力情況分析本實(shí)驗(yàn)分別在五條骨縫中的上頜骨上選取中間位置的節(jié)點(diǎn),分別為:顴顳縫32188、顴額縫31931、顴頜縫41009、蝶頜縫39230、鼻頜縫39603來分析各骨縫的受力情況。1.牽引部位與第一主應(yīng)力的關(guān)系根據(jù)30°時(shí)各骨縫處的第一主應(yīng)力分布情況繪制圖3,顯示顴顳縫、顴頜縫、顴額縫、蝶頜縫、鼻頜縫處第一主應(yīng)力隨牽引部位的逐漸后移應(yīng)力變化差異較大:在部位三處,顴額縫,顴頜縫,蝶頜縫處第一主應(yīng)力值最接近。其余兩骨縫雖然所受應(yīng)力相反,但絕對(duì)值相當(dāng)接近(圖3)。2.40，不同部位和體前誘導(dǎo)的骨縫的第一主應(yīng)力蝶頜縫變化較大,其在部位一和部位二前牽引時(shí)都表現(xiàn)為負(fù)值,說明此處受到的是壓應(yīng)力;而在部位三前牽引時(shí)則變?yōu)檎?提示為拉應(yīng)力。3.50種植不同部位的骨縫第一主應(yīng)力鼻頜縫處第一主應(yīng)力在三個(gè)不同部位發(fā)生較大變化,均為正值,提示所承受力為拉應(yīng)力。蝶頜縫在三個(gè)部位均為負(fù)值,提示所承受力均為壓應(yīng)力。4.60種植不同部位的骨縫第一主應(yīng)力此工況顯示蝶頜縫處第一主應(yīng)力均為負(fù)值,提示承受的都是壓應(yīng)力。討論1.前牽引的牙性效應(yīng)上頜前牽引通過對(duì)骨縫(顴顳縫、顴頜縫、顴額縫、蝶頜縫、鼻頜縫)的牽拉,刺激其骨縫的擴(kuò)展,骨質(zhì)的沉積,對(duì)于骨性Ⅲ類患者的牙頜面均會(huì)產(chǎn)生明顯的影響,如上下頜骨的旋轉(zhuǎn)和上前牙的唇向傾斜度的增加。有學(xué)者報(bào)道上頜前方牽引可引起上頜骨逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、下頜骨順時(shí)針旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致前面高特別是前下面高增加,這對(duì)于反覆牙合較深的低角病例來說是有利的,但是對(duì)于高角有開牙合趨勢(shì)的骨性Ⅲ類患者來說將會(huì)導(dǎo)致更加難以接受的長(zhǎng)面型。傳統(tǒng)的上頜前牽引裝置普遍采用的口內(nèi)裝置為牙合墊式活動(dòng)矯治器,需要通過牙齒將矯形力傳遞至頜骨,但在牽引頜骨向前的同時(shí)不可避免的存在牙效應(yīng),有關(guān)文獻(xiàn)顯示兩者比例各占50%。谷巖研究替牙期前牽引治療Ⅲ類錯(cuò)牙合效果發(fā)現(xiàn)骨性效應(yīng)和牙性效應(yīng)分別為40%和60%。有研究顯示應(yīng)用唇舌弓式前方牽引后上頜前牙唇傾,上頜骨逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),牙與上頜骨前移效應(yīng)比為0.47:1。如何減小前牽引的牙性效應(yīng)增加其骨性效應(yīng)一直是臨床關(guān)注的重點(diǎn)。本研究采用種植體支抗前牽引上頜骨,使頜骨成為牽引力的直接承載體,避免了牙齒承力所產(chǎn)生的不利移動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)所建立顱面復(fù)合體的三維有限元模型真正實(shí)現(xiàn)了種植體和頜骨的分離,其兩者之間被假設(shè)成為一種接觸關(guān)系而不是直接在頜骨上選擇節(jié)點(diǎn)來模擬種植體前牽引,符合臨床,具有更高的生物相似性。2.支抗與前牽引目前有文獻(xiàn)報(bào)道采用鈦板種植體作支抗前方牽引上頜骨能有效促進(jìn)上頜骨的向前生長(zhǎng),上前牙唇傾度增加很小,體現(xiàn)出穩(wěn)定可靠的骨性支抗效果。隨著種植體系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,種植支抗在口腔正畸領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,CifterM在上頜骨的后部植入種植體支抗進(jìn)行上頜后牙的壓低,用三維有限元的方法分析后牙根的受力。但是應(yīng)用種植體支抗進(jìn)行上頜前方牽引報(bào)道較少,對(duì)其牽引效果學(xué)者間觀點(diǎn)不一。有學(xué)者認(rèn)為種植支抗前牽引比傳統(tǒng)的唇舌弓式前牽引更有利于上頜骨的順時(shí)針旋轉(zhuǎn),這對(duì)伴有開牙合趨勢(shì)的Ⅲ類患者有利;另有學(xué)者則認(rèn)為前牽引將導(dǎo)致上頜骨的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和下頜骨的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。Lee等通過激光全息干涉測(cè)定法證實(shí)前牽引可引起腭前部的壓縮,使上頜骨前移的同時(shí)其前部產(chǎn)生向上的旋轉(zhuǎn),而前牽引聯(lián)合擴(kuò)弓可彌補(bǔ)腭前部的壓縮,并使上頜骨產(chǎn)生真正的平移。以往關(guān)于種植體前牽引的研究多集中于對(duì)牽引力值和牽引力的方向方面。本研究從不同的種植體植入部位來分析討論其對(duì)上頜前牽引的效果,所選擇的施力點(diǎn)更貼近臨床。種植體分別位于:部位一:上頜中切牙與側(cè)切牙牙根間;部位二:尖牙與第一雙尖牙牙根間;部位三:第二雙尖牙與第一磨牙牙根間。具體高度位于牙頸部上方5mm處,所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)臨床前牽引的種植體植入部位更具有指導(dǎo)意義。3.種植體的應(yīng)力分析和模型建立正畸種植體部位的選擇不同于其它種植體,尤其是上頜骨解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜,既要考慮到骨皮質(zhì)的厚度、牙根位置和傾斜角度,還須了解上頜竇的位置。對(duì)于植入部位目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。有學(xué)者將鈦板種植于上頜側(cè)切牙與尖牙牙根之間,在鈦板前端設(shè)計(jì)牽引鉤進(jìn)行上頜復(fù)合體前牽引。有學(xué)者采用螺紋種植體于上頜側(cè)切牙與尖牙牙根之間植入,在種植體上進(jìn)行上頜復(fù)合體的前牽引,研究結(jié)果表明種植體直徑3mm,螺紋角度為60°,植入深度為頜骨內(nèi)7mm時(shí)種植體穩(wěn)定性最好,最適合前牽引治療。力的最終作用是由力的作用點(diǎn)、方向、大小三要素決定的,因此脫離了牽引部位只關(guān)注牽引方向?qū)η盃恳挠绊懯瞧娴摹１狙芯扛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇于上頜中切牙與側(cè)切牙根間,尖牙和第一雙尖牙根間,第二雙尖牙和第一磨牙根間,于牙頸部上方5mm處,垂直于牙槽骨表面植入種植體。以觀察不同部位的種植體前牽引對(duì)上頜復(fù)合體的影響。目前關(guān)于前牽引的生物力學(xué)研究大多集中于牽引力方向和力值大小方面,而對(duì)于不同牽引部位對(duì)于上頜復(fù)合體的研究很少。還有學(xué)者研究了不同部位的前牽引生物力學(xué)分析,其分別以梨狀孔底承力和牙列承力來進(jìn)行對(duì)比研究。本研究在骨縫處選取節(jié)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力分析,結(jié)果在牽引角度相同,牽引部位不同的種植體前牽引力作用下,各骨縫應(yīng)力變化復(fù)雜,其中鼻頜縫和蝶頜縫處壓應(yīng)力與上頜復(fù)合體的旋轉(zhuǎn)關(guān)系最密切。牽引角度與眶耳平面呈30°,種植體位于第二雙尖牙與第一磨牙牙根間時(shí)上頜復(fù)合體發(fā)生近似整體前移,而當(dāng)種植體位于中切牙和側(cè)切牙牙根間和尖牙與第一雙尖牙根間時(shí)上頜復(fù)合體均發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn);當(dāng)牽引角度為40°,種植體位于第二雙尖牙與第一磨牙牙根間時(shí)蝶頜縫處時(shí)第一主應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力。這可能是由于當(dāng)種植體位于部位一和部位二處時(shí),前牽引力作用線在所選取節(jié)點(diǎn)的上方,而上頜復(fù)合體的阻抗中心也位于所選取節(jié)點(diǎn)的上方,造成該處節(jié)點(diǎn)所受壓力,相反當(dāng)種植體位于部位三時(shí),牽引力線經(jīng)過上頜復(fù)合體阻抗中心的下方,蝶頜縫處受到拉應(yīng)力為上頜骨所受骨縫的牽張所致,因此說明上頜復(fù)合體發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),而其余兩部位前牽引時(shí)上頜復(fù)合體均發(fā)生順時(shí)針的旋轉(zhuǎn);牽引角度大于50°時(shí),三個(gè)不同種植體部位前牽引均顯示了蝶頜縫處所受應(yīng)力為壓應(yīng)力,提示上頜復(fù)合體發(fā)生了順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示對(duì)于高角有開牙合趨勢(shì)的Ⅲ類患者前牽引的部位應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在近中。而對(duì)于低角Ⅲ類患者牽引部位應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在第二雙尖牙的遠(yuǎn)中以有利于上頜復(fù)合體的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),上頜復(fù)合體的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致下頜骨的后下旋轉(zhuǎn),繼而使前面高增加,有利于低角Ⅲ類患者面型的改善。采用本實(shí)驗(yàn)室已建立顱面復(fù)合體和種植體的實(shí)體模型導(dǎo)入有限元分析軟件MSC.Marc.Mentat2005R3中,利用其網(wǎng)格劃分功能,采用10點(diǎn)4面體單元將幾何模型劃分為有限元模型。共生成212828個(gè)節(jié)點(diǎn),996158個(gè)單元格。種植體在此模型上的三個(gè)不同部位植入-分別位于上頜骨頰側(cè):(1)部位一:上頜中切牙與側(cè)切牙牙根間;(2)部位二:上頜尖牙與第一