复杂力系下牵引钩位置对上前牙压低、内收影响的三维有限元分析

发布时间：2020-05-15 16:54

【摘要】：目的:上颌前突是临床上较为多见的错牙合畸形之一,上颌前突患者露龈笑的发生率接近20%。露龈笑是指微笑时上颌前牙牙龈显露超过4mm,调查显示:暴露牙龈量2mm以上会影响颜面部美观。上颌前突是矢状向不调,影响侧貌美观;露龈笑则是垂直向不调,唇齿关系异常,二者同时发生严重影响患者的面型和心理健康。目前,探究单纯前牙内收或单纯前牙压低的研究较多,Sung E H等学者仅植入后牙区种植体,内收时前牙转矩轻微失控。Cho S M等学者仅植入前牙区种植钉,压低时前牙伴有倾斜移动而非单纯压低移动。由此可知单纯的内收、压低效果欠佳,Monica Namburi研究显示压入与内收合并比单纯内收或单纯压入有更多的优点。在种植钉内收、压低前牙研究中,不同种植钉位置与前牙位移趋势的研究较多,尚未发现探讨在复杂力系下不同牵引钩位置与前牙生物力学效应的影响。本研究采用三维有限元分析法建立了上颌骨-牙周膜-组牙三维有限元模型,分别于前、后牙区植入微种植钉,创建复杂力系,探讨牵引钩的位置对上颌前牙和后牙生物力学的影响,为矫治上颌前突和露龈笑提供理论指导。本研究共分为两个部分:第一部分:上颌骨-牙周膜-组牙三维有限元模型的建立方法:根据纳入标准遴选上颌前突伴露龈笑的成人患者一例,锥形束CT扫描颌骨及牙列,图像经Mimics17.0、Geomagic 12.0等软件处理后生成三维实体,运用Solidworks软件生成托槽、弓丝、种植钉等附件,一并导入Abaqus6.14软件,建立利用微种植体内收及压低上颌骨-牙周膜-组牙三维有限元模型。结果:建立了上颌前突伴露龈笑患者上颌骨-牙周膜-组牙三维有限元模型。结论:运用逆向工程软件通过逆向建模方式,可以建立几何相似性较高,力学相似性较好的三维有限元模型。第二部分:复杂力系下牵引钩位置对上前牙压低、内收影响的三维有限元分析方法:在第一部分建立的有限元模型基础上,植入3颗种植钉,植入部位为中切牙牙根之间,上颌双侧第二前磨牙与第一磨牙牙根之间,根据牵引钩位置不同建立3组模型。结合第一部分的有限元模型,植入4颗种植体,植入部位为:前牙区:上颌双侧中切牙与侧切牙牙根之间、侧切牙与尖牙牙根之间,后牙区:上颌双侧第二前磨牙与第一磨牙之间,根据牵引钩位置不同建立5组模型。通过计算前牙及上颌第一磨牙的初始位移、牙周膜应力,对比并探究8组模型下微种植体压低及内收前牙的生物力学效应。结果:1、植入3颗种植体时,矢状方向上,前牙整体呈舌向移动趋势。随牵引钩位置远中移动,中切牙由唇倾运动转为整体舌侧移动,侧切牙由舌侧移动变为舌侧移动伴倾斜移动,尖牙舌侧运动伴近中旋转倾向。植入3颗种植体时,垂直方向上,前牙整体呈压低移动趋势。随着牵引钩位置远中移动,中切牙、侧切牙压低量逐渐下降。牵引钩位于中切牙与侧切牙之间,尖牙出现伸长趋势,牵引钩位于侧切牙与尖牙之间,尖牙有腭侧倾斜趋势,牵引钩位于尖牙与第二前磨牙之间,尖牙呈压低趋势。2、植入4颗种植体时,矢状方向上,前牙呈舌向移动趋势。随牵引钩位置远中移动,中切牙、侧切牙逐渐舌倾,尖牙逐渐唇倾。在垂直方向上,前牙整体呈压低趋势,随着牵引钩位置远中移动,前牙压低量减小。3、矢状向冠根位移的差值可反映牙齿唇舌向倾斜移动的程度,侧切牙倾斜度最大,尖牙倾斜度最小,四颗种植钉下中切牙倾斜程度较三颗种植钉小,转矩控制更好,侧切牙、尖牙相反。Model5前牙的倾斜程度最小。四颗种植钉比三颗种植钉前牙压低量均匀,在所有模型中,Model5的上前牙的压低量更均匀,更接近整体压低。4、植入3颗或4颗微种植体时,上颌第一磨牙呈颊侧远中倾斜趋势。5、牙周膜应力:牙周膜最大应力较大集中于侧切牙,应力最大值普遍分布于颈缘处,提示牙齿产生倾斜移动,牙周膜应力分布与牙齿位移趋势相一致。应力最大值有随牵引钩后移的趋势,越靠近牵引钩的区域应力值越大。结论:依据本实验创建的三维有限元模型、相关数据分析,结论如下:1、在前牙内收过程中,随着后部牵引钩位置后移,前牙呈现由唇倾逐渐变为舌倾的趋势,可能与作用力与弓丝夹角增大,矢状向分力增加有关;在前牙压低过程中,随着后部牵引钩位置后移,上前牙压低效果逐渐降低;2、四颗种植钉中切牙倾斜程度较三颗种植钉小,前牙转矩控制更好。四颗种植钉压低力量更均匀,更接近整体压入。3、在所有模型中,Model5内收转矩控制较好,更接近于整体压入,建议临床采用Model5的方式;4、牵引钩附近牙周膜应力较大,牙周膜应力分布基本同牙齿位移一致,牙齿倾斜移动。
【图文】：

牙模型,上颌骨

图 1：初步建立的上颌骨-组牙模型Figure 1: The preliminary maxillary-teeth modelimics17.0 处理的模型较为粗糙，曲面光滑不足，导入到软件 Geomag钉状物，，运用“雕刻刀”对牙齿与颌骨的解剖形态进行修整，使用命令检查并修复模型的网格结构，使用“光顺”功能对模型表面进噪点。自动曲面生成的网格较乱，本实验采用手动绘制网格的方式算。使用自动曲面化功能后，运用“探测”命令，探测轮廓线，手，生成曲面片，生成格栅，最终生成实体模型，以 IGS 格式保存。

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图 1：初步建立的上颌骨-组牙模型Figure 1: The preliminary maxillary-teeth modelimics17.0 处理的模型较为粗糙，曲面光滑不足，导入到软件 Geomag钉状物，运用“雕刻刀”对牙齿与颌骨的解剖形态进行修整，使用命令检查并修复模型的网格结构，使用“光顺”功能对模型表面进噪点。自动曲面生成的网格较乱，本实验采用手动绘制网格的方式算。使用自动曲面化功能后，运用“探测”命令，探测轮廓线，手，生成曲面片，生成格栅，最终生成实体模型，以 IGS 格式保存。
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.5

【参考文献】