前牙反合是正畸臨床常見錯合類型之一。傳統(tǒng)治療上頜發(fā)育不足的青少年患者是利用合墊配合面具進行前方牽引。雖然可以使患者面型得到一定程度的改善，但同時會引起上前牙唇傾和磨牙傾斜等不利代償，從而加大了后期矯治的難度。 利用微種植體支抗輔助上頜復合體進行前方牽引是近年來發(fā)展的一項新技術(shù)。以往的報道多集中于微型鈦板進行前方牽引，關于微種植釘進行牽引的研究較少，同時對于牽引時骨縫間生物力學變化會產(chǎn)生何種影響，目前尚不清楚。 本實驗通過計算機建立微種植釘輔助上頜進行前方牽引的三維有限元模型，對不同前方牽引條件下上頜骨骨縫的應力分布特征進行分析，以期為臨床提供一定借鑒和參考。 本研究共分為四部分： 實驗一：微種植釘輔助上頜復合體進行前方牽引的三維有限元模型建立。 目的：建立包括上頜骨復合體、微種植釘、上頜骨10條骨縫在內(nèi)的三維有限元模型，為后續(xù)相關實驗提供平臺。方法：選取一名年齡為10歲，混合牙列，上頜發(fā)育不足的青少年患者作為數(shù)據(jù)采集對象。利用螺旋CT進行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)導入Mimics10.1軟件，通過篩選、灰度選擇、自動提取和手動擦除等方式提取與生成頜面復合體的三維有限元模型。然后通過Geomagic軟件對模型進行光順和實體化處理，得到頜面復合體的CAD模型。最后采用Solidworks軟件建立出各骨縫和種植釘?shù)哪Ｐ�，并將各部分模型導入Ansys Workbench14軟件中進行組裝和處理，建立出頜面復合體三維有限元模型。結(jié)果：建立由節(jié)點數(shù)1340450個，單元數(shù)773547個構(gòu)成的微種植釘輔助上頜復合體進行前方牽引的三維有限元模型。結(jié)論：建立的模型具有較好的幾何和力學相似性，為后續(xù)實驗提供了良好的操作基礎。 實驗二：不同前牽力值在種植體輔助上頜前方牽引時顱頜面骨縫應力分布特征的三維有限元分析 目的：在已建立的有限元模型基礎上，分析在不同大小前方牽引力值作用下，顱面復合體骨縫的應力分布特征。方法：在上頜顴牙槽嵴處加載與合平面呈向下30°，大小分別為300g、500g、800g前方牽引力，分析各骨縫的應力特征。結(jié)果：不同前牽力值在顱頜面骨縫產(chǎn)生的應力大小不同。同一力值下，等效應力由大到小依次為：翼腭縫＞顴顳縫＞鼻額-額頜縫＞腭橫縫＞顴頜縫＞顴額縫；并且同一骨縫內(nèi)應力分布也不均勻。隨著力值增大，各骨縫應力均有所增加，應力變化趨勢為翼腭縫＞顴顳縫＞鼻額-額頜縫＞腭橫縫＞顴頜縫＞顴額縫。結(jié)論：相同牽引力值下，不同骨縫應力大小不同，同一骨縫應力分布也不均勻。隨著牽引力增加，不同骨縫應力均有增加。臨床選用不同牽引力值，對各骨縫打開作用不同。 實驗三：不同牽引方向在種植釘輔助上頜前方牽引時顱頜面骨縫應力特征的三維有限元分析。 目的：研究在不同牽引方向進行前方牽引時，上頜骨各骨縫的應力應變特征。方法：在建立三維有限元模型基礎上，在500g牽引力值下，分別研究-60°、-45°、-30°、-15°、0°、15°、30°、45°、60°牽引角度時各骨縫應力應變特征。結(jié)果：隨著牽引角度的增加，各骨縫應力分布情況各不相同。應力分布以翼腭縫和顴顳縫較為集中，翼腭縫在-60°~0°時，等效應力逐漸增大，其中在0°時達到峰值，0°~60°時，等效應力逐漸減小。顴顳縫在-15°開始，隨著角度增大應力分布逐漸減小。當牽引角度由-60°~60°變化時，各骨縫均表現(xiàn)出不同程度的逆時針旋轉(zhuǎn)趨勢。結(jié)論：1.不同方向的前方牽引力，在上頜骨骨縫產(chǎn)生的應力大小不同，以翼腭縫和顴顳縫最明顯。2.加載角度相同時，同一骨縫不同點受到應力也不相同。3.牽引角度為0°時，翼腭縫應力分布達到峰值，對翼腭縫牽張有積極意義。4.在此牽引角度范圍變化時，上頜骨各骨縫表現(xiàn)逆時針旋轉(zhuǎn)趨勢。. 實驗四：不同部位植入微種植釘進行前方牽引時應力應變特征差異的三維有限元分析 目的：研究在不同部位植入微種植釘進行前方牽引時，上頜骨各骨縫的應力應變特征差異。方法：在建立的微種植釘輔助上頜骨進行前方牽引的三維有限元模型基礎上，分別將微種植釘植入在上頜顴牙槽嵴區(qū)和前牙區(qū)（雙側(cè)側(cè)切牙與尖牙牙根上方6mm）。在500g牽引力值，合平面向下30°牽引時，分析各骨縫應力應變特征差異。結(jié)果：在顴牙槽嵴區(qū)進行牽引時，各骨縫應力分布比在前牙區(qū)進行牽引時更為集中。并且應力多集中在頜面骨中下部。在顴牙槽嵴區(qū)進行-30°牽引時，上頜骨有逆時針旋轉(zhuǎn)趨勢，在前牙區(qū)進行-30°牽引時，上頜骨有順時針旋轉(zhuǎn)趨勢。結(jié)論：1.無論在前牙區(qū)還是顴牙槽嵴區(qū)利用種植釘進行前方牽引，均可刺激上頜骨相關骨縫的生長。2.在顴牙槽嵴區(qū)進行-30°牽引時，上頜骨有逆時針旋轉(zhuǎn)趨勢，提示對治療的反覆合較深的患者有積極意義；在前牙區(qū)進行-30°牽引時，上頜骨有順時針旋轉(zhuǎn)趨勢，提示對治療高角開合病例有積極意義。
【學位單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2013
【中圖分類】：R783.5
【部分圖文】：

2.2 MIMICS 圖像處理將獲得的掃描數(shù)據(jù)導入Mimics10.1軟件（圖1），由軟件視窗可以從三維角度觀察掃描的圖像信息，Mimics10.1軟件的優(yōu)點在于可以利用圖像增強功能來分辨組織，從而對實驗信息進行篩選。依據(jù)實驗目的，將下頜相關圖像信息去除，在剩下的圖層通過不斷采用軟件調(diào)整灰度值在頜骨所在范圍56-353之間提取圖像數(shù)據(jù)。在提取輪廓后，用布爾操作和運算合并成一個整體模型。通過Mimics10.1軟件中自帶的提取和手動擦除功能，逐層修改圖像信息中的不相關組織及偽影，以進一步區(qū)分和分離組織，得到更為準確的數(shù)據(jù)。最后通過三維重建功能在Mimics10.1中得到顱骨的三維效果圖，從而直觀地顯示出上頜顱骨復合體的三維形態(tài)。圖 1 在 Mimics 中提取上頜骨數(shù)據(jù)2.3 CAD 模型的構(gòu)建采用逆向工程的方法構(gòu)建上頜顱骨復合體的三維 CAD 模型。先將所獲得的三維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為.stl格式

頜顱骨在 Mimics 中三維效果圖以及生成曲面模型的對比圖2.4 骨縫結(jié)構(gòu)的構(gòu)建獲得上頜顱骨復合體的 CAD 模型后，采用 Solidworks 軟件來構(gòu)建本實驗相關的骨縫結(jié)構(gòu)。結(jié)合 Mimics 模型數(shù)據(jù)，標定出相關骨縫的空間位置，根據(jù)這些標定點在相應位置建立出骨縫曲面，之后使用 Solidworks 的曲面功能進行布爾運算，切割出0.5mm 厚度的骨縫結(jié)構(gòu)（圖 4）。為使計算結(jié)果更精確，本實驗共對頜面復合體 10條骨縫進行了建模。2.5 微種植釘?shù)臉?gòu)建為了便于裝配和計算，將微種植體設計成為直徑為 2mm，高度為 3mm 的圓柱形結(jié)構(gòu)（圖 5），然后根據(jù)臨床實際種植釘植入位置，采用與上頜合平面成 60 度角

-20-圖 3 上頜顱骨在 Mimics 中三維效果圖以及生成曲面模型的對比圖構(gòu)的構(gòu)建頜顱骨復合體的 CAD 模型后，采用 Solidworks 軟件來構(gòu)建本結(jié)合 Mimics 模型數(shù)據(jù)，標定出相關骨縫的空間位置，根據(jù)這立出骨縫曲面，之后使用 Solidworks 的曲面功能進行布爾運算的骨縫結(jié)構(gòu)（圖 4）。為使計算結(jié)果更精確，本實驗共對頜面了建模。釘?shù)臉?gòu)建于裝配和計算，將微種植體設計成為直徑為 2mm，高度為 3m5），然后根據(jù)臨床實際種植釘植入位置，采用與上頜合平面成磨牙牙槽嵴頂 6mm（第一和第二磨牙根尖之間的上方）。

【引證文獻】

相關期刊論文 前2條

1 林香君;王林;趙春洋;;上頜前方牽引矯治早期骨性Ⅲ類錯牙合的研究進展[J];口腔生物醫(yī)學;2015年03期

2 王曉譽;賀佳;;骨種植釘上頜前牽引和支架上頜牽引的比較研究[J];齊齊哈爾醫(yī)學院學報;2014年24期

本文編號：2834935