下颌骨牵张成骨对颞下颌关节及咀嚼肌的影响

牵张成骨技术的日益成熟及其在临床应用的成功，使其在颅颌面骨尤其是下颌骨畸形中具有极大应用潜能。本综述了下颌骨牵张成骨对于颞下颌关节及咀嚼肌的影响，尤其是不同牵张方式对颞下颌关节的影响，同时阐述了影响牵张成骨对颞下颌关节及咀嚼肌作用的几个因素。     

犬下颌骨单侧不全截骨牵张时牵张侧位移状况有限元分析

目的 运用犬下颌单侧不全截骨牵张成骨有限元模型,计算下颌骨在牵张过程中牵张侧各部分位移状况。方法 有限元模型模拟犬下颌单侧不全截骨牵张,观察当滑动骨块未被牵开和被牵开时牵张侧关节、下颌角、喙突及牙齿等6个标志点的位移状况。结果 下颌滑动骨块未被牵开时牵张侧第五臼齿、髁状突前斜面前缘中点所受最大主应力为压应力,髁状突后斜面后缘中点为拉应力,各标志点在空间X、Y、Z三轴位移不明显;当下颌骨滑动骨块被牵开1 mm时,上述各点位移明显增加。结论 从牵张侧观察,牵张侧下颌骨在矢状平面上和冠状平面上都有以髁突顶点(横嵴中点)为中心的逆时针旋转趋势。     

应用螺旋扩弓器牵引兔下颌中缝后新骨的OPG及RANKL的表达

目的:利用螺旋扩弓器进行下颌正中联合横向牵张成骨,扩展下颌间隙,并探讨在机械张力作用下新骨组织中骨保护素(Osteoprotegerin,OPG)、破骨细胞分化因子(Receptor or Activator of NF-KB Ligand,RANKL)表达规律.方法:建立兔下颌骨正中联合牵张成骨模型,用免疫组化方法检测牵张后1d、牵张后4d、固定后1w,固定后4w、固定后12w的牵张区新生骨组织中骨保护素(OPG)、破骨细胞分化因子(RANKL)不同时期的分布和表达.结果:下颌正中联合牵张成骨除一只外,其余实验动物均成功,牵张平均量为4mm,牵张成骨1d和牵张成骨4dOPG的阳性细胞数百分比逐渐增加,固定1w到12w组织中阳性细胞数百分比逐渐减少,RANKL阳性细胞数的百分比仅在牙缝关闭后与对照组有差异,其余各时间点均无明显差异.结论:下颌正中联合横向牵张成骨是扩展下颌间隙的一种行之有效的方法.机械牵张力能够促进OPG表达,OPG可能在牵张成骨的早期起一定的抑制破骨并促进调节新骨形成作用,RANKL则与骨改建有关,发挥一定的作用.     

牵张方向对下颌骨牵张成骨应力分布与位移影响的生物力学分析

目的 建立优化的下颌骨牵张成骨的三维有限元模型以研究下颌骨体部模拟牵张成骨时牵张方向对下颌骨体部牵张成骨的影响.方法 测量不同加载条件下,下颌骨的VonMises应力、位移.结果 可以看出当牵张器平行于下颌骨体放置时,模型中的最大应力是牵张器平行于矢状轴模型中最大应力的2倍.Von Mises应力集中主要发生在加载部位(牵张器与骨的结合点)和髁状突的颈部前下方区域,可能导致局部骨质吸收,从而造成螺钉松动,影响牵张器的稳固性.当模型的加载位移增加时,最大应力与加载位移值成线性关系.平行于下颌骨体组模型存在明显的侧方力,牵引装置牢固固定在下颌骨体部表面,牵引装置所产生的反作用力使它的后臂产生向外侧位移,这种装置-骨界面效应,可导致近中骨段颊侧移位,从而使牵张后的下颌骨形态发生变化,导致咬合关系错乱,面形改变,颞颌关节滑动轨迹的变化可能导致关节功能的紊乱.牵引装置平行于矢状轴放置时,这种反作用力可降至最低程度.结论 牵张器平行于矢状轴优于平行于下颌骨体,此项研究为牵张器在临床应用中的放置位置和牵引方向提供了理论依据.     

下颌骨正中牵引成骨系统有限元模型的建立

目的:建立使用3种不同牵引器(牙支持式、骨支持式和混合支持式)的下颌骨正中牵引成骨系统的有限元模型。方法:使用人体颌面部标准解剖模型,通过激光扫描,建立下颌骨、牙列和颞下颌关节盘的三维几何模型。描绘出颞下颌关节囊轮廓并生成关节囊几何模型。将下颌骨几何模型和3种牵引器简化几何模型导入有限元建模软件中,建立3种牵引器的下颌骨正中牵引成骨系统的有限元模型。结果:成功建立了使用3种牵引器下,颞下颌关节可自行旋转的下颌骨正中牵引成骨的有限元模型。结论:该模型仿真程度高,接近临床实际,为后续研究下颌骨正中牵引成骨对颞下颌关节的生物力学影响,提供了良好的实验平台。     

有限元法探讨犬下颌单侧不全截骨牵张时非牵张侧位移趋势

目的 分析犬下颌单侧不全截骨牵张成骨有限元模型,计算下颌骨非牵张侧各部分在牵张过程中位移状况.方法 模拟犬下颌单侧不全截骨牵张成骨,当滑动骨块受力未被牵开和被牵开时观察非牵张侧关节、下颌角、喙突及牙齿等6个标志点的位移情况.结果 当滑动骨块未被牵开时,非牵张侧下颌骨各标志点所受Von Mises应力为0,在空间X、Y、...     

不同牵张速率延长下颌骨后颞下颌关节的变化

牵张成骨是矫治下颌骨发育不足的一种新技术,但下颌延长后可能导致的髁状突后移位和颞下颌关节紊乱症也引起了临床医生的关注,本文采用两种牵张速率延长山羊一侧下颌骨后,观察其颞下颌关节的变化。 材料和方法 将8只成年山羊随机分为A、B两组,每组4只。全麻下于一侧下颌第一磨牙前方行骨皮质切开术并安放牵张器,经7d间歇期后开始牵张。A组:1 mm/d,0.5 mm/12 h,牵张10 d;B     

有限元法分析犬下颌不全截骨牵张时特定标志点应力状况

目的:利用犬不完全截骨牵张成骨有限元模型计算牵张过程中下颌骨特定点受力状况。方法:有限元模型模拟不完全截骨(截骨处剩1mm舌侧皮质骨),观察下颌骨特定标志点所受最大主应力和Von Mises应力。结果:犬下颌不全截骨牵张时,在牵张侧下颌角、喙突受到较大应力,第五臼齿、髁状突前斜面前缘中点和髁状突后斜面后缘中点VonMises应力分别为:0.3726 MPa、0.2408 MPa、0.1051 MPa,并且前两点所受最大主应力为压应力、后缘中点为拉应力,在非牵张侧应力为0。结论:犬下颌骨不全截骨牵张成骨时,牵张侧受到不同程度应力影响,在非牵张侧不受应力影响。     

两种牵张方向对下颌骨体部牵张成骨的影响

目的:研究下颌骨体部模拟牵张成骨时牵张方向对下颌骨体部牵张成骨的影响.方法:建立优化的下颌骨牵张成骨的三维有限元模型,进行2种不同方向的牵引,测量小同加载条件下,下颌骨的Von Mises应力、位移.结果:当牵张器平行于下颌骨体放置时,模型中的最大应力是牵张器平行于矢状轴模型中最大应力的2倍.平行于下颌骨体组模型存在明显的侧方力,使牵张后的下颌骨形态发生变化,导致关节功能的紊乱.牵引装置平行于矢状轴放置时,这种反作用力可降至最低程度.结论:牵张器平行于矢状轴优于平行于下颌骨体,此项研究为牵张器在临床应用中的放置位置和牵引方向提供了理论依据.     

弧形牵张成骨重建人体下颌骨颏部节段性缺损的三维有限元研究

目的:建立下颌骨颏部节段性缺损弧形牵张成骨的三维有限元模型,研究弧形牵张成骨重建下颌骨颏部节断性缺损过程中,不断变化方向的牵张力对新骨组织形成的影响。方法:建立颏部节段性缺损的三维有限元模型,并把简化后的弧形牵张器有限元模型置入截断后的下颌骨,模拟弧形牵张成骨,并测量在弧形牵张成骨过程中下颌骨整体位移及其von Mises应力分布。结果:在未考虑唇颊侧软组织作用的前提下,弧形牵张成骨形成的新骨向舌侧生长,重建的下颌骨弧度较原下颌骨弧度变小。von Mises应力主要集中于牵张器在下颌骨的固位处。结论:在弧形牵张成骨重建下颌骨缺损过程中,牵张力本身就促使新骨组织向舌侧生长,从而使重建的下颌骨弧度较正常时小。此项研究为临床上如何克服弧形牵张成骨所形成的下颌骨弧度较小的不足,提供了一定的理论依据。     

下颌骨体部牵张成骨的三维有限元研究

目的：用三维有限元法研究下颌骨体部不同牵张方向对下颌骨应力分布与位移的影响。方法：采用螺旋CT技术与计算机软件相结合,建立人下颌骨牵张成骨三维有限元模型。测量不同加载条件下,下颌骨的Mises应力、颏顶点和右侧下颌角点的位移。结果：建立了人下颌骨牵张成骨三维有限元模型。Mises应力集中在加载部位。双侧、与聒平面平行方向加载应力大,位移趋势为对侧前上方;单侧、与下颌骨下缘平行方向加载应力小,位移趋势为对侧后下方。单侧加载下颌骨向对侧偏斜多,双侧加载矢状向位移趋势大。结论：临床上应根据矫治需要,确定理想的牵张方向。     

Effects of directions of maxillary protraction forces on biomechanical changes in craniofacial complex

The purpose of this study was to investigate the effect of directions of extraoral maxillary protraction forces on biomechanical changes in the craniofacial complex, using the three-dimensional finite element method (FEM). A three-dimensional FEM model was developed on the basis of a young, human dry skull. The model consisted of 2918 nodes and 1776 solid elements. An anteriorly directed 1.0 Kg force was applied to the buccal surface of the maxillary first molar in directions varying from -90 to 90 degrees to the occlusal plane. The displacement pattern of the entire craniofacial complex was evaluated. Further, the stress distributions were determined in three transverse planes associated with parallel, and 30 degrees upward and downward forces. As the force direction was more upward, repositioning of the craniofacial complex became larger in both the horizontal and vertical directions. Displacements were most translatory in loading with the forces applied in the directions ranging from -45 to -30 degrees to the occlusal plane. High stress levels were observed in the nasomaxillary complex and its surrounding structures. However, the patterns of stress distribution within the complex were different for three loading conditions. A downward protraction force produced the most uniform stress distribution. It is shown that the force direction plays an important role in determining the repositioning and the stress distributions in the craniofacial complex.     

Comparison of stress distribution in the temporomandibular joint during jaw closing before and after symphyseal distraction: a finite element study

The aim of this study was to predict stress modification in the temporomandibular joint (TMJ) after symphyseal distraction (SD). The study was performed using three-dimensional finite element analysis using a complete mastication model. Geometric data were obtained from MRI and CT scans of a healthy male patient and each component was meshed as various regions. The distraction was performed with a 10 mm expansion after simulation of a surgical vertical osteotomy line on the model in the mandibular midline region. The geometry and mesh of the bone callus were constructed. The bone callus was modelled as a strengthened region characterized by a Young's modulus corresponding to consolidated bone to predict the long-term biomechanical effect of SD. Boundary conditions for jaw closing simulations were represented by different jaw muscle load directions. The von Mises stress distributions in both joint discs and condyles during closing conditions were analysed and compared before and after SD. Stress distribution was similar in discs and on condylar surfaces in the pre- and post-distraction models. The outcomes of this study suggest that anatomical changes in TMJ structures should not predispose to long-term tissue fatigue and demonstrate the absence of clinical permanent TMJ symptoms after SD.     

前牵引颏部反作用力对颞下颌关节应力及位移的影响

目的 建立颅颌面骨的三维有限元模型,分析前方施加反作用力牵引颏部对颞下颌关节应力及位移产生的影响。方法 以健康成年男性作为研究对象,采集螺旋CT原始图像数据,利用Mimics、MSC、Magics、Marc图像处理软件建立三维有限元模型,在颏部施加大小为5 N的作用力,并改变施力方向,测定颞下颌关节及颌骨的应力及位移变化情况。结果 三维有限元模型包括上颌骨、下颌骨、颞下颌关节、颅骨,共包括颅骨三维有限元模型节点28760个和110790个单元,上颌骨20487个节点、76982个单元,下颌骨8273个节点、33080个单元。施加载荷为5 N时,方向与平面呈37°时,上颌骨20487个节点的等效Mises应力值为0.143 N,下颌骨8273个节点的等效Mises应力值为0.111N,髁突头部14305个节点的等效Mises应力值为0.829 N。施加载荷为5 N时,颞下颌关节位移从颏部至髁突部位逐渐递减,位移方向与载荷施加方向一致。颏部位移最大,约为0.015 mm;髁突位移最小,约为0.006 mm。结论 本研究成功建立的颅颌面骨三维有限元模型,与生物实体有高度相似性,可用于前方牵引反作用力的相关研究,并可高度模拟牵引力在颞下颌关节的分布情况。     

牵张方向对下颌骨体部牵张成骨应力分布与位移的影响

目的:研究牵张方向对下颌骨体部牵张成骨的影响。方法:建立下颌骨牵张成骨三维有限元模型,在下颌骨体部模拟牵张成骨,测量不同加载条件下,下颌骨的VonMises应力、颏顶点和右侧下颌角点的位移。结果:应力、位移量与加载力值成线性关系。应力集中在加载部位,双侧加载、与牙合平面平行方向加载时,VonMises应力更大,颏顶点、下颌角点表现为X、Z轴向的正位移和Y轴向的负位移;与下颌骨下缘平行方向的加载应力小,颏顶点、下颌角点表现为X、Y轴向的正位移和Z轴向的负位移。结论:单侧加载时下颌骨向对侧偏斜多,双侧加载时矢状向位移趋势大。与上颌牙合平面平行的加载较与下颌骨体下缘平行的加载应力大,但不会造成前牙开牙合。     

Three-dimensional finite element analysis of the mandible and temporomandibular joint on simulated occlusal forces before and after vertical ramus elongation by distraction osteogenesis

Distraction osteogenesis has recently become a mainstay for treatment of mandibular hypoplasia. Thorough knowledge about changes in the temporomandibular joint (TMJ) and the surrounding parts of the mandible and the skull after mandibular distraction is still lacking. The purpose of the current study was to investigate the stress distribution in the mandible and the TMJ before and after skeletal correction by intraoral unilateral vertical mandibular ramus distraction, using a finite element (FE) model. The FE models were based on computed tomography scans and magnetic resonance imaging scans of a patient with unilateral hypoplasia of the right mandibular ramus caused by juvenile idiopathic arthritis. The character of stress distribution in the mandible and TMJ before and after skeletal correction by 15 mm of vertical distraction of the mandibular ramus was analyzed quantitatively and compared during centric occlusion. Before the distraction osteogenesis treatment, the condyles, articular discs, and glenoid fossa regions are loaded with a different stress pattern. The affected right condyle, disc, and fossa are loaded diffusely and externally in comparison with the anterior and with centralized loading on the normal left side. After unilateral mandibular distraction osteogenesis, the load became more centric and symmetrical. The results suggest that correction of the mandibular deformity by distraction osteogenesis tends to normalize the stress patterns in the TMJ.     

下颌固定义齿基牙齿槽骨降低时不同受载的三维有限元分析

目的 研究下颌后牙固定义齿在齿槽骨降低后受载的三维有限元应力分布情况。方法在建立的下颌固定义齿三维有限元模型的基础上，选取桥体、两侧基牙的咬合面施加不同方向的载荷，利用MARC有限元分析软件计算并绘制各种载荷下的应力分布图像。结果 固定义齿受垂直载荷时基牙的牙周支持组织的应力分布集中在根尖部位，以压应力为主。斜向载荷使基牙支持组织的应力增加且分布不均匀，颈部的应力增加较多。齿槽骨的降低使固定义齿基牙支持组织的应力增加，但分布规律不变。结论 齿槽骨的降低使固定义齿基牙支持组织的应力增加，此类修复体的设计应特别注意基牙牙周组织的健康。     

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目的建立颅颌面三维有限元模型,分析前牵引角度顺时针增大时其反作用力在颞下颌关节（TMJ）和颌骨的应力及位移变化,为正畸临床更好地治疗骨性Ⅲ类错铪,避免对TMJ和颌骨的损伤提供实验依据。方法本研究于2010---2012年在山东大学机械工程学院机械制造及其自动化实验室完成。选择1名健康青年男性志愿者作为研究对象,建立完整的包含TMJ的颅颌面三维有限元模型,模拟前牵引矫治器反作用力,直接在颏部施以一定大小的力并顺时改变施力的方向,测定TMJ和颌骨应力及位移的变化情况。结果（1）应力方面：从不同角度加载节点力之后产生最大应力点出现在加栽部位颏部,关节窝、髁突头颈部等部位应力也比较集中;从不同角度施加相同载荷时,上下颌骨均产生接触应力,40°时最小。（2）位移方面：以一定力值不同角度施加节点力后,该模型产生微小的位移变化,位移最大部位产生在加栽部位;下颌发生了顺时针旋转。结论（1）前牵引矫治器在牵引上颌向前的同时,确实对TMJ及颌骨产生反作用力,临床上在保证上颌牵引效果的同时,要考虑将其不利的反作用力降到最低;（2）传统加力方式中的角度（37°）似乎并不是最佳的选择,从作用力与反作用力两方面考虑40°要优于37°。     

前方牵引矫治器不同力值反作用力的三维有限元分析

目的：通过建立包含颞下颌关节的颅颌面三维有限元模型,模拟前方牵引矫治器反作用力的加力方式,分析其在颞下颌关节区、颌骨的应力分布情况以及对各部位节点位移的影响。方法：选择1名健康男性受试者,通过CT扫描得到颅颌面的二维图像数据,借助Mimics、Magics、MSC等专用软件,采用连续、均质、线性、各向同性的线弹性材料,建立包括颞下颌关节和上、下颌骨的颅颌面三维有限元模型。然后在此基础上,根据前方牵引装置的反作用力原理建立加力模型,即采用与平面成后上方37°的施力方向,于下颌最底部加载3~6 N的力值,采用ANSYS10.0有限元分析软件,测定颞下颌关节区、颌骨的应力分布情况以及各部分位移的变化,并对结果进行分析、归纳和整理。结果：在同一角度下,关节窝和髁突头、颈部应力随加载力的增大而增大,下颌最大应力出现在节点力加载部位颏部,上颌最大应力出现在刚性固定面。同时该模型出现微小的位移变化,颅颌面各部分位移随节点力的增大而增大,颅上颌位移由颅底部和平面向颅顶部逐渐减小,下颌骨的位移由前部到后部逐渐减小,并出现顺时针方向旋转。结论：前方牵引矫治器对颞下颌关节区及颌骨产生反作用力的影响,且随着加载力的增大,其产生的反作用力和形变随之增大。颏部可能出现变形,下颌顺时针方向旋转。