舌侧正畸治疗上颌第一磨牙的三维有限元分析

发布时间：2020-04-25 15:29

【摘要】： 目的舌侧正畸技术是目前技术含量最高、美观性最好的口腔正畸技术。近年来在简化实验室步骤、减少椅旁操作时间,CAD/CAM技术的运用、临床疑难病例的治疗及生物力学的研究等方面都有很大的发展。由于舌侧正畸技术在托槽间距、牙齿的施力点与阻力中心的距离及位置关系等方面与唇侧正畸不同,因而两者的生物力学有很大的不同。目前有关生物力学方面的报道只有上颌中切牙、下颌尖牙及下颌第一磨牙。而上颌第一磨牙是(牙合)的关键,它与下颌第一磨牙的位置关系是错(牙合)畸形诊断的基础,在矫治过程中,作为支抗牙较难控制,因而研究上颌第一磨牙的生物力学对临床治疗有重要的参考价值。本研究的目的是通过建立上颌第一磨牙、牙周膜、牙槽骨及矫治器的三维有限元模型,并在模型上模拟临床对矫治器进行加力,从而研究各种载荷作用下,牙齿的移动和牙周组织的应力分布,为临床提供一定的理论依据。方法 1、选取日本Nission公司具有牙冠和牙根的全口牙列教学模型模具中的左上颌第一磨牙。用线激光扫描仪对左上颌第一磨牙模具冠根进行分区域扫描,得到完整的牙齿表面形态.stp文件,将其导入CAD软件CATIA V5,通过其曲面建模功能,建立左上颌第一磨牙的三维几何模型。在此基础上再建立牙周膜、牙槽骨、矫治器的三维几何模型。然后将三维几何模型的数据读入有限元软件MSC.PATRAN中,得到有限元模型,并进行自动网格4节点四面体单元的划分,共包括25766个节点,105794个单元。 2、在有限元模型上加载(1)近中方向水平力2N;(2)近中方向水平力2N+抗倾斜力矩Mt;(3)近中方向水平力2N+抗旋转力矩Mr;(4)近中方向水平力2N+抗倾斜力矩Mt+抗旋转力矩Mr;(5)垂直方向升高力1N;(6)垂直方向压低力1N;(7)垂直方向升高力1N+抗倾斜力矩Mt;(8)垂直方向压低力1N+抗倾斜力矩Mt。利用MSC.NASTRAN计算并分析在以上各种工况下,上颌第一磨牙的位移、应力以及牙周膜、牙槽骨的应力分布情况。结果 1、在单纯近中水平力作用下,颊侧加载牙齿近中倾斜伴近中舌向旋转,舌侧加载牙齿近中倾斜伴近中颊向倾斜,其中颊侧加载的倾斜度、旋转度大于舌侧加载。在力+抗平衡力拒的作用下,两者趋于整体移动,舌侧加载的位移大于颊侧加载,其中颊侧加载Mt=16.2N.mm,Mt/F=8.1:1,Mr=16 N.mm,Mr/F=8:1。舌侧加载Mt=13.8 N.mm,Mt/F=6.9:1,Mr=14.2 N.mm,Mr/F=7.1:1。 2、在垂直力作用下,颊侧加载时牙齿的颊舌向倾斜度大于舌侧加载时牙齿的颊舌向倾斜度,倾斜方向相反。在垂直力+抗平衡力矩的作用下,牙齿趋向于整体移动时,舌侧加载的位移稍大于颊侧加载的位移,其中颊侧Mt=4.95 N.mm,Mt/F=4.95:1,舌侧Mt=3.6 N.mm,Mt/F=3.6:1。 3、无论颊侧或舌侧加载,Vonmises应力、最大拉应力、最大压应力基本都是牙根＞牙周膜＞牙槽骨,且颊侧＞舌侧,在水平力或垂直力作用下,当加载平衡力矩使牙齿趋向于整体移动时,牙周膜、牙槽骨都处于均匀的低应力分布,各项应力都要小于倾斜移动,旋转移动。牙根、压周膜的各项应力基本都是牙颈部平面、根分叉平面＞根上1/3平面＞根中1/3平面＞根下1/3平面,牙槽骨在根分叉平面最大。结论 1、上颌第一磨牙在水平向整体移动时,舌侧加载所需的抗平衡力矩与力之比(M/F)要小于颊侧加载(其中颊侧加载Mt/F=8.1:1,Mr/F=8:1;舌侧加载Mt/F=6.9:1,Mr/F=7.1:1),提示舌侧正畸移动效率要高于颊侧正畸,不利于支抗控制,而舌侧正畸近中移动时远中舌向旋转有助于支抗加强。舌侧加载牙齿在移动过程中倾斜度、旋转度较颊侧小,使得舌侧正畸更易于趋向整体移动。 2、上颌第一磨牙在垂直向整体移动时,舌侧加载所需的抗倾斜力矩与力之比要小于颊侧加载(其中颊侧Mt/F=4.95:1,舌侧Mt/F=3.6:1),提示舌侧正畸过程中上颌第一磨牙更易于升高或压低。 3、无论是舌侧加载还是颊侧加载,应力的分布基本都是牙根＞牙周膜＞牙槽骨,且颊侧＞舌侧。提示舌侧正畸可能较颊侧正畸不易引起牙齿及牙周组织的损害。当牙齿整体移动时,牙周膜、牙槽骨处于均匀的低应力分布,且整体移动时的应力要小于倾斜移动和旋转移动,提示整体移动有利于牙周组织的健康。 4、牙根、牙周膜的应力主要集中在牙颈部和根分叉处,牙槽骨的应力主要集中在根分叉处,提示若加力过大牙齿可能在牙颈部和根分叉处容易吸收,牙槽骨在根分叉处易受到破坏,在临床上要注意观察这些部位的变化。
【学位授予单位】：中国协和医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：R783.5

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