不同前方牵引力对颅上颌复合体影响的有限元分析

目的:建立并使用上颌发育不足三维有限元模型,研究不同前方牵引力值对颅上颌复合体的影响,以期为上颌前方牵引的临床应用提供理论依据。方法:选择1例9岁上颌发育不足的女性志愿者,采用螺旋CT扫描、数据传输与转录、Mimics10.0软件建立颅上颌复合体的三维有限元模型,利用ANSYS10.0软件,在上尖牙近中牙槽骨处加载与水平面呈向下30°的3～8N前方牵引力,分析颅上颌复合体的位移变化和内部应力分布。结果:不同力值下,N、A、ANS点在Y、Z向位移趋势一致,上颌骨向前上方移动;上牙弓后牙区近中向位移;随牵引力的增大,位移量及颅上颌复合体范式应力和最大主应力也增大。当牵引力大于5N/侧时,各向位移及应力更显著。结论:上颌骨的前方牵引可产生颅上颌复合体的前上方向位移以及上牙弓缩窄。慎用>5N的牵引力。     

两类改良型微钛板种植体辅助上颌前方牵引时上颌骨位移趋势的三维有限元分析

目的　为微钛板种植体辅助上颌前方牵引的临床应用提供参考。方法　建立两类（L/Y）改良型微钛板种植体辅助上颌前方牵引的三维有限元模型,模拟牵引力大小为500g/侧,牵引方向与上颌牙合 平面呈0°～50°斜向前下,分析各工况下上颌骨的位移趋势和变化规律。结果　L、Y型微钛板种植体辅助上颌前方牵引对上颌骨位移趋势的影响基本一致;上颌前方牵引时,上颌牙列有缩窄的趋势;牵引方向斜向前下与牙合 平面呈在0°～20°之间时,上颌骨发生逆时针旋转,30°～50°时,上颌骨发生顺时针旋转。结论　1、微钛板种植体的形态对前方牵引时上颌骨位移趋势影响较小;2、上颌前方牵引时,上牙列有缩窄趋势;3、上颌骨位移趋势会随着牵引方向的改变而不同,牵引方向斜向前下与牙合 平面呈0°～20°时,对治疗反覆牙合 患者有积极意义,30°～50°时,对治疗反牙合 伴开牙合 趋势的患者有积极意义。     

应用上颌前牵引治疗唇腭裂患者术后上颌发育不足的回顾分析

唇腭裂畸形是人类最常见的先天发育性缺陷之一。目前,唇腭裂手术是治疗畸形的主要手段,但术后患者常出现上颌发育不足,通常表现为面中部发育不足、凹陷,前牙反,严重影响了患者的面容美观和心理健康。上颌前牵引是通过牵引装置作用于上颌牙齿来刺激上颌骨周围4个骨缝的改建,进而促进上颌骨向前移位,抑制下颌骨向前生长,改善凹陷的面型。本文就前方牵引治疗唇腭裂患者术后前牙反的报道作一综述。     

微钛板辅助上颌前方牵引支抗稳定性的三维有限元分析

目的　为临床不同方向下进行前方牵引时,不同形态微钛板的选用提供参考。方法　构建6种改良型微钛板及上颌骨的三维有限元模型。对该模型牵引位点施加大小为4.9N/侧,方向为与上颌平面夹角为0°-50°向前下的力,分析各工况下微钛板所受应力及其固位螺钉所受拉力和应力。结果 1.不同微钛板均可固定于上颌骨颧牙槽嵴处且无受力过大或应力中断现象。2.固位螺钉受力具有差异性。角度为0°时,Y3型微钛板固位螺钉受力离散程度较小为3.899,10°-40°时,L3型微钛板固位螺钉受力离散程度较小为4.544、4.170、3.820、3.547,50°时,L2型微钛板固位螺钉受力离散程度较小为2.687。结论　微钛板辅助上颌骨发育不足患者在不同方向下进行前方牵引时,应考虑选用不同形态：牵引方向与平面夹角为0°时,选用Y3型微钛板;夹角为10°-40°时,选用L3型微钛板;夹角为50°时,选用L2型微钛板。     

前方牵引反作用力对颞下颌关节区受力状况影响的有限元研究

目的：建立并使用颅颌面三维有限元模型,研究前方牵引反作用力对颞下颌关节区以及整个下颌骨的应力分布和位移变化状况的影响。方法：选择1例健康成年男性志愿者,采用薄层螺旋CT扫描获取其颅颌面复合体二维图像原始DICOM数据,利用Mimics、Magics、MSC．Marc等图像处理软件建立颅颌面复合体三维有限元模型。利用AN-SYSIO．0软件,在下颌骨颏顶点处施加与耠平面成37。角,大小为5N的力并分析其受力状况。结果：①获得了精确细致的颅颌面复合体三维几何模型,其网格划分准确合理,与重建生物模型的形态相似性好,力学特性体现准确性高。②下颌骨的应力集中区域位于髁突顶部及颈部,髁突表面最大受力区域位于髁突前斜面。上颌骨表面应力集中区域位于关节窝,其中关节窝表面受力最大区域位于关节结节后斜面。③下颌骨的位移图显示位移大小从颏部至髁突逐级递减,其方向与施力方向一致。下颌骨位移变化最大处位于节点力加载部位,髁突部位位移变化量最小。结论：成功建立了包括颞下颌关节在内的颅颌面三维有限元模型,该模型具有很高的精确性,可用于前方牵引反作用力的相关研究。前方牵引反作用力会对颞下颌关节区以及下颌骨的应力分布和位移状况产生影响,但其是否会造成颞下颌关节紊乱还有待进一步研究。     

后牵引矫形力的方向对鼻上颌复合体内部位移和应力的影响

目的　探讨后牵引矫形力的方向与鼻上颌复合体内部位移和应力的关系。方法　采用三维有限元法测量受不同方向的后牵引力的鼻上颌复合体三维有限元模型。结果　牵引角度为 +30°、0°、- 30°时 ,上颌骨呈顺时针旋转 ,旋转的量逐渐增大。结论　应力是组织学改建的始动因素 ,本研究的结果也为组织学提供了理论依据。     

应用Coben分析法评价前方牵引治疗上颌发育不足的临床疗效

目的 应用Coben分析法评价前方牵引治疗上颌发育不足的临床疗效,阐明Coben分析法在骨性安氏Ⅲ类错牙合畸形致病机制的诊断及矫治计划制定中的优势。方法 对120例处在生长发育期的由上颌发育不足所致的骨性安氏Ⅲ类错患者行上颌前方牵引治疗,分别对上颌前方牵引矫治前、后的头颅定位侧位片采用Coben分析法和北医大分析法进行头影测量分析。结果 上颌前方牵引后,Coben分析法测量结果中,面中1/3深度增加且Ptm-A段的变化有统计学差异,面下1/3深度减小,颜面高度增加（P<0.001）;北医大分析法测量结果中,SNA、ANB、U1/NA、U1/SN、MP/SN、Y轴角显著增加（P<0.001）,SNB、U1/L1显著减小（P<0.001）,L1/MP减小（P<0.05）。结论 上颌前方牵引疗法对以Coben分析法中Ptm-A段过小为主要机制的生长发育期骨性安氏Ⅲ类错畸形有显著疗效;Coben分析法是一种比较直观、容易理解的头影测量分析方法,在错畸形尤其是骨性安氏Ⅲ类错的诊断中具有临床意义。     

上颌快速扩弓的颅面复合体三维有限元模型的建立

目的建立上颌快速扩弓的颅面复合体三维有限元模型。方法利用螺旋CT扫描获取颅面复合体二维图像原始DICOM数据,结合Mimics10.0、ProE Wildfire 4.0、MSC.Marc.mentat 2005 R3和Geomagic studio10.0软件,建立包含上颌第一前磨牙、第一磨牙及其牙周膜、带环的颅面复合体三维有限元模型。结果所建三维有限元模型单元数达到522 800,具有良好的几何和生物相似性,可以导入到CAD软件中进行处理。结论应用螺旋CT结合Mimics10.0、MSC.Marc.mentat 2005 R3和Geomagic Studio10.0软件建立颅面复合体三维有限元模型的方法是可行和有效的。     

颅上颌复合体三维有限元模型的建立和初步应用

目的:建立生物相似性和力学相似性较高的颅上颌复合体三维有限元模型,为进一步分析颅上颌复合体的生物力学行为打下基础.方法:用螺旋CT断层扣描技术,ANSYS有限元软件等方法在计算机上建立颅上颌复合体三维有限元模型,对功能状念下颅上颌复合体应力分布进行分析.结果:建立了颅上颌复合体二维有限元模型;在正中咬合时,颅上颌复合体Von-Mises应力梨状孔侧缘尖牙支柱处为7.997 MPa、颧牙槽嵴支柱处为22.185 MPa、颧弓区为14.830 MPa,翼突处为32.959 MPa.结论:该方法建立的颅上颌复合体三维有限元模型,具有较好的生物相似性和力学相似性,可作为今后深入研究的原始模型;功能状态下,颅上颌复合体梨状孔侧缘尖牙支柱、颧牙槽嵴支柱、颧弓区、翼突处为应力较为集中的区域.     

含骨缝唇腭裂颅上颌有限元模型的建立及有效性验证

目的:利用CT原始数据建立一个包含骨缝的唇腭裂颅上颌复合体有限元模型,并对模型的有效性进行验证,为唇腭裂颅上颌相关的生物力学研究提供一个可靠的建模依据.方法:选择1例替牙期单侧唇腭裂(unilateral cleft lip and palate,UCLP)患者进行颅面部螺旋CT扫描,利用所得CT原始数据、三维重建软件Mimics和逆向工程软件Geomagic Studio建立一个颅上颌复合体的三维几何模型,再导入Solidworks三维CAD软件中,进行颅面部12条骨缝的切割和建模,最后在自编软件中进行网格划分和赋予材料属性.模拟临床条件,在所建模型上施加上颌前牵引力,分析颅上颌各骨性结构的位移及骨缝应力分布情况,并与文献资料进行对比,验证模型的有效性.结果:建立了一个包含骨缝并具有生物力学特征的颅上颌复合体有限元模型,模型由206 753个单元和260 662个节点组成.模型的几何相似性和有效性好,可被用于相关的生物力学研究.结论:应用CT薄层扫描数据结合相关工程软件,是一种有效的建立含骨缝唇腭裂颅上颌有限元模型的方法.     

种植体支抗前牵上颌体的三维有限元分析

目的：探讨对上颌种植体支抗施加不同大小和方向的前牵引力时颅面复合体骨缝处的应力变化。方法：用螺旋 CT扫描安氏Ⅲ类患者颅面部以获取原始二维图像 DICOM数据,建立颅面复合体的三维有限元模型,种植支抗设计在3223间。模拟前牵引力值1～10 N,1 N 递增,方向平行于眶耳平面向前下呈0°～60°,10°递增,两两组合共70种工况。分析各工况下颅面复合体各骨缝处第一主应力及 Von Miese 等效应力分布情况。结果：牵引角度相同力值不同时,各骨缝应力变化规律相同;牵引力值相同角度不同时,不同区间各骨缝应力变化不同。当牵引角度小于30°时,应力变化分析提示上颌体向前生长并向上旋转;等于30°时上颌体出现向前生长;在40°～50°时,上颌体向前生长方向与牵引方向大致相同;大于50°时,上颌体出现向前生长并向下旋转。结论：种植体支抗眶耳平面向前下30°～50°牵引加载力1～10 N 利于上颌体向前生长。     

前牵方向逆时针改变反作用力的有限元分析

目的建立并使用颅颌面三维有限元模型,分析前牵引角度逆时针减小时其反作用力在颌骨特别是颞下颌关节（TMJ）的应力及位移变化,为正畸临床更好地治疗骨性Ⅲ类错矜,避免对TMJ的损伤提供实验依据。方法建立完整的包含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逆时针改变施力的方向,测定颌骨和TMJ区应力及位移的变化情况。结果应力方面：①从不同角度加载节点力之后产生最大应力点出现在加载部位颏部,关节窝、髁突头颈部等上下颌接触部位应力也比较集中,且随角度的逆时针变化,最大应力增大;②接触部位（TMJ）应力变化规律：从不同角度施加相同载荷时,上颌骨产生接触应力,角度由37°逆时针减小到22。时,接触应力呈逐渐增大的趋势;下颌骨同样产生接触应力,下颌头处节点的等效应力（如节点24757）随牵引角度的逆时针减小呈增大趋势,下颌颈处的节点（如．4,24301）也是如此。位移方面：①以一定力值不同角度施加载荷后,该模型产生微小的位移变化,位移最大部位产生在加载部位,下颌骨位移沿x轴正方向逐渐减小。牵引角度小于等于37°时,上颌骨位移沿Y轴由底部到顶部逐渐减小;②5个节点在x,Y方向的位移可以看出：X轴位移值均为正值,且随着角度由37°逆时针减小,位移基本呈上升趋势（31°位移值最小）;Y轴位移值大部分为负值（只有37°时关节窝内节点和34°时关节窝内个别节点为正值）说明37°时下颌即发生了后下方（顺时针）旋转,随着角度逆时针减小,上下颌均发生了后下方（顺时针）旋转,且位移值基本呈增大趋势。结论①颅颌面三维有限元模型成功建立;②前牵引矫治器在牵引上颌向前的同时,确实对颌骨及TMJ产生反作用力,如下颌的后下旋转,颏部的应力变形等,因此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;③从作用力反作用力两方面考虑,传统加力方式中的（500g,37°斜向下）角度37°应该是不错的选择,但临床上具体选择哪个角度,还要根据患者情况具体问题具体分析,全面考虑可能出现的情况。     

不同部位种植体支抗前牵引上颌的三维有限元分析

目的采用三维有限元方法分析不同部位的种植体支抗前牵引对上颌复合体的影响,为种植体支抗前牵引治疗骨性Ⅲ类错牙合提供客观的理论依据。方法运用已建立的上颌复合体和种植体的三维有限元模型,在上颌骨唇颊侧三个不同部位(上颌中切牙与侧切牙牙根间;尖牙与第一双尖牙牙根间;第二双尖牙与第一磨牙牙根间)植入种植体,模拟临床在种植体上加载前牵引力,不同部位和不同角度之间两两组合共形成12种工况,分析比较不同工况下上颌复合体发生的应力分布以及旋转、移位变化。结果不同部位不同角度的前牵引力对上颌复合体的影响表现为:①牵引力向前下与眶耳平面呈30°方向时,随着种植体部位的逐渐后移,除颧额缝处应力逐渐减小外,其余各骨缝处应力逐渐增大。当种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间时,上颌复合体各相关骨缝主应力值最接近。②牵引力向前下40°方向时,蝶颌缝变化较大。当种植体位于中切牙与侧切牙牙根间和尖牙与第一双尖牙牙根间时此处受到的是压应力;而当种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间前牵引时则变为拉应力。③牵引力向前下50°和60°方向时,鼻颌缝处应力在三个不同部位种植体牵引时虽发生较大变化,但均为拉应力。蝶颌缝处应力均为压应力。结论根据应力分析,随着种植体植入部位的逐渐后移,上颌复合体逆时针旋转趋势逐渐增大:①牵引角度30°,种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间时,上颌复合体可能发生近似整体前移;当种植体位于中切牙与侧切牙牙根间、尖牙与第一双尖牙牙根间时,上颌复合体均可能发生顺时针旋转。②牵引角度40°,种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间时,上颌复合体可能发生逆时针旋转,其余两部位前牵引时上颌复合体均可能发生顺时针的旋转;③牵引角度大于50°,三个不同种植体部位前牵引均可能导致上颌复合体顺时针旋转。     

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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。     

三种快速扩弓联合前方牵引装置作用效果的三维有限元分析

目的 应用三维有限元法比较三种快速扩弓联合前方牵引装置对颌骨及牙齿的作用效果,为临床治疗提供参考.方法 建立Hyrax联合牙性前方牵引装置、骨支持式扩弓器(maxillary skeletal expander,MSE)联合牙性前方牵引装置、MSE联合骨性前方牵引装置及颅上颌复合体的三维有限元模型,对扩弓螺旋器施加0....     

单侧完全性唇腭裂植骨患者上颌前牵引矫治的有限元分析

目的:探讨唇腭裂患者牙槽突裂植骨前、后上颌骨前牵引的生物力学变化特点,研究植骨前、后以及植骨区吸收时前牵引对唇腭裂颅上颌复合体的影响,为临床上应用前牵引治疗唇腭裂患者上颌发育不足提供理论依据。方法:采用三维有限元方法,在已建立的唇腭裂上颌复合体有限元模型中模拟植骨及植骨吸收,利用Ansys12.0软件,分别对各个模型在双侧上颌尖牙牙槽骨处施加与平面呈30°的牵引力,大小为每侧5N(约500g),模拟临床上的上颌前牵引,分析其生物力学变化情况。结果:相同加载条件下,植骨前患侧的水平位移显著大于健侧,且患侧与健侧骨缝的应力分布不均匀。植骨后,患侧与健侧的位移差值减小,患侧与健侧骨缝的应力分布趋于更均匀。在所观察的骨缝中,应力最大值出现在翼腭缝,其次为颧颞缝、颧颌缝和颧额缝。结论:植骨前对上颌骨进行前牵引,裂隙有扩大化趋势;植骨有利于上颌前牵引矫治力分布更均匀,健、患侧位移变化趋于接近;且植骨不吸收时,上颌前牵引效果最佳。在模拟植骨发生吸收的几种情况中,植骨区上方发生吸收的上颌前牵引效果比植骨区下方发生吸收的前牵引效果差。     

Stress distribution in the temporomandibular joint after mandibular protraction: A three-dimensional finite element study

Objective:To evaluate the stress patterns in temporomandibular joint (TMJ) during mandibular protraction at different horizontal advancements with constant vertical height in a construction bite using a three-dimensional finite element method.Materials and Methods:A three-dimensional computer-aided model was developed from the magnetic resonance imaging (MRI) of a growing boy (age 12 years) using MIMICS software (version 7.0, Materialise, Leuven, Belgium). Stresses with constant vertical opening of 5 mm changing the sagittal advancements from 0 mm to 5 mm and 7.5 mm were recorded. Differences in magnitude and pattern of stresses were compared.Results:The tensile stresses in the posterosuperior aspect of the condylar head and on the posterior aspect of the glenoid fossa migrated posteriorly with increased bite advancements. The location of tensile stresses changed in the condylar head and fossa on mandibular protraction of 5 mm to 7 mm.Conclusion:This study indicates that larger horizontal advancements of construction bites may not be favorable for tissues of TMJ. Clinical application necessitates study on an animal model.