球面托槽和传统托槽作用下口腔黏膜的生物力学研究

目的 通过三维有限元分析探索在球面托槽以及传统托槽的作用下口腔黏膜的力学反应。 方法 建立上唇组织-中切牙-托槽的三维有限元模型。 根据中切牙不同排列情况设计 4 个模拟案例,分析滑动的上唇组织分别在球面托槽以及传统托槽作用下的应力、应变情况。 结果 牙齿平齐时,球面托槽对口腔黏膜的最大应力较传统托槽大;切牙发生近中扭转 15°、30°以及唇侧倾斜 15°时,传统托槽情况下口腔黏膜最大应力均大于球面托槽最大应力。 结论 具有圆滑外形的球面托槽比方形传统托槽更契合牙列不齐正畸患者口腔软组织的功能运动,建议改善方形托槽的外形设计以降低口腔黏膜组织的力学反应。     

矫牙过程托槽致唇颊软组织非线性反应量化分析研究

牙齿正畸过程中，矫牙托槽的介入和滑动容易导致唇颊软组织出现较大反应，矫治初期常见软组织损伤和溃疡。口腔正畸医疗领域采用临床案例统计方法进行定性分析，缺乏生物力学机制的定量解释。为此，开展唇颊—托槽—牙齿的三维模型有限元分析，计算托槽引起的唇颊软组织的力学反应，其中涉及复杂耦合的接触非线性、材料非线性和几何非线性。首先，根据唇颊生物组成特点，优化选取二阶奥格登（Ogden）超弹性本构模型，对类脂肪材料的唇颊软组织进行表征。其次，根据口腔活动特点，建立托槽介入和正交滑动的两阶段仿真模型，并对关键接触参数进行优化设置。最终，采用整体模型—子模型的两层次分析方法，基于整体模型计算得到的位移边界，实现子模型高精度应变的高效求解。针对正畸过程中四种典型牙齿形态的计算结果表明：(1)软组织最大应变沿托槽尖锐边缘分布，与临床观测的软组织变形轮廓一致；(2)随着牙齿排齐，软组织的最大应变也随之减小，与矫治初期常见损伤和溃疡以及矫治后期患者不适感减轻的临床表现相符。本文的方法可为国内外口腔正畸医疗领域的相关量化分析研究提供参考，进一步有益于新型矫治装置的产品研发分析。