正畸文獻閱讀--對不同擴弓器伴面弓治療位移及應力分布的3維有限元分析

本研究目的為使上頜擴弓及前伸，使用3維有限元分析使用骨支抗和牙支抗擴弓器及面弓（FM）后上頜的位移及應力分布。

材料和方法：

對青少年干燥頭骨進行X斷層攝影，使用Mimics軟件建立有限元（FE）模型。Visual mesh軟件生成4面FE網格。上頜、牙列及牙槽骨將其分割呈1mm四面體，其余部分為5mm四面體。該模型由1088171個單元及226458個節(jié)點（圖1）。牙列、牙槽骨及牙周韌帶被認為是同質及同向的。牙周韌帶厚度默認為0.2mm，腭中縫厚度為0.5mm。其余骨縫平均厚度為0.5mm且分成2個層面。皮質骨的厚度根據Farnsworth等的研究而定。該模型不同結構的情況見表1。

枕骨大孔和前額點固定作為參照點，從x,y,z軸上正負向進行3維方向空間的描述。研究中做4組模型：FM合并唇舌矯治器（A）；FM合并4枚植于腭中縫兩側直徑1.8mm長8.6mm種植體的骨支抗擴弓器（B）；FM合并4塊植于腭部的微種植板（C）；FM合并傳統(tǒng)Hyrax擴弓器（D）。每種快擴速度都控制在0.25mm/圈（圖2，3）。 

    B組微種植釘位置距腭中縫3mm處，使用0.9mm不銹鋼絲與擴弓器相連；C組微種植板于腭部，距牙槽嵴下8mm處，兩枚處于尖牙和第一前磨牙間，兩枚處于第二前磨牙及第一磨牙間，其通過樹脂及0.9mm不銹鋼絲與擴弓器相連。第一前磨牙和第一磨牙使用0.9mm不銹鋼絲在頰舌兩側連接，延長鉤處于第一前磨牙和尖牙處。 

    擴弓器通過擴大0.25mm橫向激活（y軸），x，z軸向不固定，鉤子提供恒定的500g前牽力，為避免逆時針旋轉， 提供上頜合平面30°向下傾。評估上下頜牙列的位移及米塞斯應力。使用PAM-MEDYSA軟件使用幾何非線性理論分析模型進行后期完善。每步負荷量為0.1，位移收斂公差為0.0001，力收斂公差為0.01。

結果

    牙齒的位移量見表II及圖4-圖7。

     A僅面弓組前牽力的應用造成了上頜前牙位移的改變，后牙顯示出0.02mm的向下位移，中切牙顯示出極小的向上位移約0.006mm。

    B種植釘組體現(xiàn)出了整體牙列的向后和向外位移，剛開始為向下位移后來隨著擴弓力量的影響出現(xiàn)了向上的位移，在前牽后，后牙處于原來位置而中切牙有極小的后移。

    C種植板組顯示出了與B組相似但結果變化更小。

    D牙支抗組，擴弓力導致了上頜牙列向前向外，后牙向下及切牙向上的位移的位移。前牽后全牙列前移（0.05-0.07mm），擴弓量在后期減小，中切牙處接近0，垂直向位移有增加。

    牙槽骨的位移量與相應的牙齒相似除了D組垂直向上后牙槽骨顯示出少許向上的位移而牙列顯示出向下的位移（表III）。 

    腭中縫處位移量見表IV。A組顯示前段位移隨著縫變化伴后段區(qū)域0.01mm向下的位移。B組在擴弓后，縫向后向下變化伴向外位移由最初0.07mm到后期0.11mm。前牽后后牙位移量減少，后期向下位移量增加。C組顯示出向后向下的位移及最初向外0.013mm位移及后期0.02mm。前牽力造成骨縫向前及后期向下位移的增加。D組有向前和向上的位移及少量向外的位移。前牽力下增加了向前的位移，減小了向外的位移，將后方向上的位移變成了向下的位移。

圖8表示每組前方在擴弓及前牽后的變化。

    通過對米塞斯應力分布的分析，A組前牽力的應用造成了第一前磨牙區(qū)及第一磨牙區(qū)牙槽嵴應力集中（5.9MPa）。B組顯示在施加兩種力后腭中縫種植體附近應力最高（78.1MPa）。C組顯示種植板附近應力相對較低（38.1MPa）。D組顯示應力相對骨支抗組更小（14.3MPa）且與A組相似（圖9，10）。

結論

本研究使用三維有限元分析了不同種類擴弓及器合并面弓治療的效果：

1.傳統(tǒng)牙支抗快擴加強了上頜前伸效果，而骨支抗快擴對前伸有反作用或無作用，因此在僅需要上頜擴弓是建議使用骨支抗快擴。

2.正中旁（鈦釘）骨支抗快擴對面弓的上頜前牽有抵抗作用，盡管其擴弓效果最佳，而腭斜坡（鈦板）骨支抗快擴對前牽作用的影響小。

臨床過程中應重視初始應力、該有限元分析中顯示出的不同腭部擴弓器下的變化情況、及預測確定臨床中治療安氏III類患者的變化趨勢。

來源：LilililyQi 浙一口腔正畸林軍