牵张成骨区成骨方式的有限元分析

背景:有研究报道牵张间隙内存在软骨内成骨及膜内成骨两种成骨方式,也有研究认为在只有轴向牵张力作用而无其他方向外力干扰情况下,牵张新骨仅以膜内成骨一种方式成骨。目的:研究不同咬合状态下牵张区新生组织所处的力学环境,并验证该环境是否具有诱导和促进成软骨的能力,解释成骨方式不一致的矛盾。方法:建立下颌骨双侧牵张成骨模型,设定牵开距离为1cm,固定后4周,在骨面咀嚼肌附着部位施加肌肉力来模拟实际咀嚼运动。选择双侧后牙咬合、左侧磨牙咬合及前牙咬合状态进行模拟分析,考察压应力/张应力、剪应力、范式应力变化。结果与结论:①双侧后牙咬合状态:范式应力及剪应力自舌侧向颊侧力值有所增加。自远中舌侧下缘至远中颊侧上缘,压应力逐渐转为张应力。②前牙咬合状态:范式应力及剪应力自舌侧面逐渐向颊侧减小。压应力/张应力在舌侧面压应力较大,向颊侧逐渐减小,过渡为张应力。③左侧磨牙咬合状态:左侧牵张区各应力和双侧后牙咬合状态下的各应力分布特点很相近,但最大值均要比双侧后牙咬合状态下的相应力值小。右侧牵张区范式应力在远中面的上缘和下缘出现应力最大值,近中颊侧下缘出现应力最小值,之间为过渡区。剪应力与范式应力特点相似。压应力/张应力则主要出现在近中下缘。说明在固定早期若牵张器不够稳定,咀嚼运动可以在新生组织内形成一个促使软骨形成的力学环境,为成骨方式不一致的矛盾指出了明确的答案。

Finite element analysis of osteogenesis model of mandibular distraction zone