上颌骨性扩大器和手术辅助快速扩弓的三维有限元分析

作     者：卢淑娟 

作者单位：中国医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田玉楼

授予年度：2019年

学科分类：1003[医学-口腔医学] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学] 

主      题：三维有限元 上颌骨性扩大器 手术辅助快速扩弓 

摘      要：目的:本研究利用三维有限元分析方法,对比研究腭中缝骨皮质切开手术辅助快速扩弓与使用上颌骨性扩大器扩大上颌在相同载荷条件下颅骨上颌骨复合体的生物力学反应。用于指导临床,为临床成人骨性扩弓治疗方法的选择提供理论依据。材料和方法:采用螺旋CT扫描,Mimics、Solidworks和Abaqus软件处理相结合的方法,建立颅骨上颌骨复合体三维有限元模型。在此模型的基础上将截骨线的部位设定在腭中缝,将截骨部位打断,组装传统Hyrax扩弓器建立手术辅助扩弓模型。同时在基础模型上组装上颌骨性扩大器作为MSE扩弓模型。对两种模型均沿X轴水平加载5mm的强制横向位移模拟临床应用,分别计算两种模型加载条件下各点的X轴位移、Y轴位移、Z轴位移,评价正畸载荷下颅骨上颌骨及牙齿的应力分布和位移趋势。结果:手术辅助扩弓模型最大应力位于上颌骨额突,其次为支抗牙的颊侧牙槽骨,MSE模型的最大应力位于种植体周围区域,其次为牙齿颊侧牙槽骨,且应力值大于手术辅助扩弓模型。横断面上,手术辅助扩弓模型腭中缝打开量前后接近一致;MSE模型腭中缝打开量后大前小;冠状面上,从牙槽骨到颅底,手术辅助扩弓模型打开量呈上小下大的“金字塔型,但上下差异较小,MSE模型基本接近平行扩开;矢状向上,两个模型上颌骨及牙齿都有前移的趋势;垂直向上,手术辅助扩弓模型上颌骨及牙齿有向下移动趋势,MSE模型上颌骨及牙齿有向上移动趋势。两种模型第一前磨牙和第一磨牙均伴有冠颊向根舌向倾斜移位,第一前磨牙手术辅助扩弓模型的颊倾程度较MSE模型偏大。手术辅助扩弓模型扩弓的最大骨性效应为80.2%,MSE模型扩弓的最大骨性效应为70.4%。结论:(1)应用螺旋CT断层扫描和Mimics、Solidworks和Abaqus软件相结合的方法,建立了上颌骨颅骨三维有限元模型,为颅骨上颌骨生物力学研究提供可靠的模型基础。(2)MSE扩弓可在垂直向上压低上颌后牙,减轻了上后牙颊倾、舌尖下垂等不利倾向,表现为下颌平面逆时针旋转趋势,有利于高角患者的垂直向控制。(3)MSE新型扩弓器能够接近手术辅助扩弓的骨性效应,但并不能完全消除牙性效应。对于成人,MSE扩弓可以部分替代手术辅助扩弓矫治骨性上颌横向发育不足。