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上頜前牙的位置是影響口腔頜面部軟組織側(cè)貌的重要因素之一，在正畸治療中往往需要對前突的上頜前牙進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?nèi)收。對于前突的患者矯治成功的關(guān)鍵即是對支抗的控制。近年來微種植體支抗技術(shù)（micro-implant anchorage，MIA）的出現(xiàn)為上頜前牙的內(nèi)收方式帶來了根本的變化。由于微種植體支抗可以方便的選擇植入的部位，臨床中在內(nèi)收上前牙時(shí)，種植釘通常可以有2種位置選擇，本研究將通過建立種植體支抗整體內(nèi)收上前牙的三維有限元分析生物力學(xué)模型，對2種種植體位置內(nèi)收上頜前牙的力系進(jìn)行探討。
上頜骨—上牙列有限元模型的建立選用個(gè)別正常恒，具有完整上牙列，牙齒在上頜骨上排列整齊，無明顯的錯(cuò)畸形，上頜骨無前突及后縮，牙齒與頜骨的關(guān)系基本協(xié)調(diào)，牙弓中沒有第3磨牙存在，牙體外形完整無缺損的成人頭部CT片（由昆明醫(yī)科大學(xué)附一院CT室提供）。采用德國Simens公司的Defination雙源64層CT自顱頂至下頜骨對整個(gè)頭顱進(jìn)行連續(xù)掃描，重建層厚0.6mm，層距0.3mm。將掃描原始數(shù)據(jù)，在CT圖像工作站以DICOM文件格式輸出。利用螺旋CT掃描獲取模型的空間幾何信息，原始數(shù)據(jù)以DICOM格式文件傳輸，MIMICS軟件進(jìn)行圖像分割，提取上頜骨—上牙列硬組織的內(nèi)輪廓線和外輪廓線并以IGES格式文件輸出，將IGES文件導(dǎo)入ANSYS軟件，建立包含所有上頜牙齒的上頜骨的三維幾何模型。
在此基礎(chǔ)上用beam188單元建立0.46mm×0.64mm弓絲，最終形成813626個(gè)單元數(shù)，含弓絲的上頜骨—上牙列的三維有限元模型，弓絲的位置基本保證通過前牙的臨床牙冠中心點(diǎn)，通過弓絲把上頜14顆牙齒完全連接在一起，使得上牙列可以發(fā)生整體移動。
種植體支抗有限元模型的建立根據(jù)臨床上種植釘內(nèi)收上頜全牙列時(shí)，種植釘通常可以選擇在第2雙尖牙和第1磨牙牙根之間（site1），或者是在雙側(cè)顴牙槽嵴約上頜第1磨牙和上頜第2磨牙的牙根之間（site2）植入，兩個(gè)種植釘位置距離弓絲10mm，種植釘長度11mm，骨內(nèi)長度9mm，直徑1.5mm，按照臨床實(shí)際牽引模式，從種植釘?shù)诫p側(cè)尖牙和第1雙尖牙的弓絲中點(diǎn)位置進(jìn)行牽引，模擬臨床鎳鈦拉簧的加力情況，在牽引點(diǎn)和種植釘之間施加1.5N，2N，2.5N，3N的牽引力。拉簧采用link180劃分單元，最終獲得種植釘內(nèi)收上頜全牙列的三維有限元模型。
本研究中采用了10節(jié)點(diǎn)solid185單元對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，形成了813626個(gè)單元和153272個(gè)節(jié)點(diǎn)的種植體內(nèi)收上牙列三維有限元模型（圖1）。各材料都假設(shè)為均質(zhì)、各向同性的線彈性材料，材料變形為小變形．各種結(jié)構(gòu)材料的彈性模量和泊松比見表1。本模型包括14顆牙的完整上牙列，為方便計(jì)算簡化結(jié)果，選擇左右1、3、6共6個(gè)牙進(jìn)行計(jì)算（圖2），前牙將切緣中點(diǎn)，尖牙牙尖點(diǎn)，磨牙近中牙尖點(diǎn)作為參考指標(biāo)，所有計(jì)算結(jié)果以X代表牙列的冠狀方向（水平向）運(yùn)動趨勢（向右為正），以Y代表矢狀運(yùn)動方向（向后為正），以Z代表垂直方向運(yùn)動趨勢（向上為正）。上牙列補(bǔ)償曲線曲度假設(shè)為零度，弓絲與牙之間施加固定約束，相對位置保持不變，各鄰牙之間始終發(fā)生接觸且接觸位置無改變。
通過分析上牙列在種植釘不同位置的牽引受力情況：水平向，磨牙向腭側(cè)位移，尖牙向頰側(cè)位移．矢狀向，前牙，尖牙，磨牙均向遠(yuǎn)中位移。垂直向，前牙及磨牙向合方位移，尖牙向齦方位移。不同種植釘位置（Site1和Site2）內(nèi)收上頜全牙列的過程中，水平向、矢狀向、垂直向3個(gè)方向的位移趨勢基本相同，但在模型所受應(yīng)力上Site1比Site2大。
種植釘不同位置（Site1和Site2）加載1.5N，2N，2.5N，3N以后，牙齒位移測量數(shù)值見表1～7。牙齒應(yīng)力及位移趨勢見圖3～6。
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