目前在正畸治療過程中支抗釘?shù)氖褂迷絹碓蕉?，對于需要加?qiáng)支抗控制的病例，支抗釘?shù)拇_是一種非常簡單有效的輔助矯治手段。不同的位置支抗釘，在牽引牙齒移動的時候會出現(xiàn)不同的效果，下文就通過有限元分析的方法，計算機(jī)模擬了支抗釘前移磨牙過程中的力系統(tǒng)。

材料與方法

使用錐形束斷層掃描（CBCT）收集一個右下頜第一磨牙缺失的27歲男性患者的下頜骨及牙齒數(shù)字模型。CBCT圖像保存為數(shù)字成像和醫(yī)學(xué)格式的通信，并加載到基于圖像的建模軟件Simpleware中，來創(chuàng)建分析模型。采用灰階閾值法對磨牙、前磨牙和下頜骨進(jìn)行識別區(qū)分。用填充工具填充齒槽骨腔并復(fù)制分別制作皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨。用該工具在其下頜骨表面縮小約10個像素（2 mm），然后通過布爾運算生成皮質(zhì)骨和小梁骨。牙周韌帶（PDL）由1個像素（0.25 mm）遠(yuǎn)離牙根表面復(fù)制和擴(kuò)張的牙根。在建模完成后，將所有解剖成分導(dǎo)出為非均勻有理B樣條（NURBS）表面模型。

使用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件（CAD）構(gòu)建由托槽、延伸臂和種植釘組成的牽引系統(tǒng)。頰面管按照0.022×0.028尺寸設(shè)計，在輔弓管內(nèi)設(shè)計由0.019×0.025不銹鋼絲制作的向下的10 mm的延伸臂。托槽與延伸臂設(shè)計為剛性結(jié)合。支抗釘以直徑為1.6mm設(shè)計。將支抗釘設(shè)計在第二前磨牙的近中，從平牙齦緣高度開始向根向間隔2mm分別植入一枚支抗釘，依次設(shè)計植入4枚。

在所有構(gòu)建完成后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Autodesk軟件中相互集成。將解剖結(jié)構(gòu)從NURBS曲面模型轉(zhuǎn)換為實體模型，然后使用布爾建模方法與CAD制作的牽引系統(tǒng)模型相結(jié)合。

如下圖所示以頰面管槽溝為X軸劃制坐標(biāo)軸（XYZ）。

使用上述模型對不同支抗釘位置作用于磨牙進(jìn)行牽引的情況進(jìn)行分析。在磨牙上的牽引位置以從頰面管向下的延長臂來確定，每2mm向下定一個牽引位點，用于不同的施力，支抗釘如前所述放置在四個不同高度。最后，分析牙槽骨的受力情況。

將整個模型導(dǎo)入到有限元分析軟件Autodesk Simulation MechanicalTM中進(jìn)行網(wǎng)格生成。生成的網(wǎng)格模型由287757個二階四面體基本單元組成。下表顯示了本研究中使用的所有材料特性。所有的成分都假定為各向同性。

有限元分析是在皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的底部被限制的情況下，從延伸臂的每個施力位點（Hook1-5）施加1N的牽引力到每個支抗釘（MS1-4）。通過在不同延伸臂的施力位點施加不同大小的力（0，0.5，1，1.5N）至不同高度支抗釘上，分析了總共80個組合。舌側(cè)的牽引力直接從第二磨牙冠的舌側(cè)中心點到第二前磨牙冠的舌中心點。對每種情況下初始力引起的磨牙運動類型進(jìn)行了分析。

選擇近遠(yuǎn)中頰尖及遠(yuǎn)中根尖三個位置對磨牙的初始運動方式評估。根據(jù)這三個位置的變化，在每個X-Z平面，Y –Z平面和X -Y平面上確定初始運動。磨牙的移動是一個復(fù)雜的運動，這種運動會包括平移移動與沿著阻抗中心的旋轉(zhuǎn)運動。為了找到實現(xiàn)平移移動的最佳方法（防止傾斜移動），在本研究中我們所考慮的不利移動僅為沿阻抗中心的旋轉(zhuǎn)移動。在X-Z平面上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)記為近遠(yuǎn)中向，在Y -Z平面上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)記為頰舌向，并且在X -Y平面上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)記為扭轉(zhuǎn)，其中逆時針旋轉(zhuǎn)在每個平面被認(rèn)為是一個正值。

結(jié)果：

下圖顯示了僅在頰側(cè)施力時磨牙在三個平面運動的情況，近遠(yuǎn)中傾斜，頰舌側(cè)傾斜和旋轉(zhuǎn)。當(dāng)延伸臂的長度從鉤1到鉤5過程中，近遠(yuǎn)中傾斜和旋轉(zhuǎn)分別減小了0.8度和0.18度。在施力點在鉤4（8mm）時觀察到平移運動，在施力點在鉤5（10mm）時,觀察到輕微的遠(yuǎn)中傾斜。在頰舌向旋轉(zhuǎn)運動的觀察中觀察到較少的變化，但是均為頰傾的趨勢。

在其他負(fù)荷條件下觀察到相同的線性趨勢，然而，隨著舌側(cè)牽引力的增加，旋轉(zhuǎn)趨勢逐漸減小，在舌側(cè)牽引力增加至1.5 N時（圖4D）旋轉(zhuǎn)幾乎為0。另一方面，近遠(yuǎn)中傾倒量隨著舌側(cè)力的增加而增加。因此，在舌力的作用下，沒有觀察到磨牙的平移運動。然而，增加舌力也有助于減少頰傾趨勢。

下圖顯示了在用第二位支抗釘牽（MS2）引時的磨牙運動情況，趨勢與MS1相同。在MS3,MS4位置都表現(xiàn)出相同的趨勢。

在下圖中基于不同高度的支抗釘，在鉤5，舌側(cè)力1N的情況下進(jìn)行了磨牙運動情況比較。發(fā)現(xiàn)隨著支抗釘?shù)奈恢弥饾u向根方，近遠(yuǎn)中旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)略有增加，而頰傾略有下降。

結(jié)論：

1，根據(jù)這個有限元分析的結(jié)果，在下頜磨牙近中移動過程中，增加延伸臂長度（8～10mm）可以減少磨牙移動過程中的近中傾斜。

2，舌側(cè)力的施加有助于減少牙齒的扭轉(zhuǎn)。

3，最理想的力系統(tǒng)是長的延伸臂（10 mm），配合上與唇側(cè)力相等大小的舌側(cè)牽引力。

4，支抗釘?shù)母叨葘τ谀パ赖慕幸苿佑绊懖⒉淮蟆?/p>

來源： 浙一口腔正畸林軍