目前在正畸治療過程中支抗釘?shù)氖褂迷絹碓蕉?，?duì)于需要加強(qiáng)支抗控制的病例，支抗釘?shù)拇_是一種非常簡(jiǎn)單有效的輔助矯治手段。不同的位置支抗釘，在牽引牙齒移動(dòng)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)不同的效果，下文就通過有限元分析的方法，計(jì)算機(jī)模擬了支抗釘前移磨牙過程中的力系統(tǒng)。

材料與方法

使用錐形束斷層掃描（CBCT）收集一個(gè)右下頜第一磨牙缺失的27歲男性患者的下頜骨及牙齒數(shù)字模型。CBCT圖像保存為數(shù)字成像和醫(yī)學(xué)格式的通信，并加載到基于圖像的建模軟件Simpleware中，來創(chuàng)建分析模型。采用灰階閾值法對(duì)磨牙、前磨牙和下頜骨進(jìn)行識(shí)別區(qū)分。用填充工具填充齒槽骨腔并復(fù)制分別制作皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨。用該工具在其下頜骨表面縮小約10個(gè)像素（2 mm），然后通過布爾運(yùn)算生成皮質(zhì)骨和小梁骨。牙周韌帶（PDL）由1個(gè)像素（0.25 mm）遠(yuǎn)離牙根表面復(fù)制和擴(kuò)張的牙根。在建模完成后，將所有解剖成分導(dǎo)出為非均勻有理B樣條（NURBS）表面模型。

使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD）構(gòu)建由托槽、延伸臂和種植釘組成的牽引系統(tǒng)。頰面管按照0.022×0.028尺寸設(shè)計(jì)，在輔弓管內(nèi)設(shè)計(jì)由0.019×0.025不銹鋼絲制作的向下的10 mm的延伸臂。托槽與延伸臂設(shè)計(jì)為剛性結(jié)合。支抗釘以直徑為1.6mm設(shè)計(jì)。將支抗釘設(shè)計(jì)在第二前磨牙的近中，從平牙齦緣高度開始向根向間隔2mm分別植入一枚支抗釘，依次設(shè)計(jì)植入4枚。

在所有構(gòu)建完成后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Autodesk軟件中相互集成。將解剖結(jié)構(gòu)從NURBS曲面模型轉(zhuǎn)換為實(shí)體模型，然后使用布爾建模方法與CAD制作的牽引系統(tǒng)模型相結(jié)合。

如下圖所示以頰面管槽溝為X軸劃制坐標(biāo)軸（XYZ）。

使用上述模型對(duì)不同支抗釘位置作用于磨牙進(jìn)行牽引的情況進(jìn)行分析。在磨牙上的牽引位置以從頰面管向下的延長(zhǎng)臂來確定，每2mm向下定一個(gè)牽引位點(diǎn)，用于不同的施力，支抗釘如前所述放置在四個(gè)不同高度。最后，分析牙槽骨的受力情況。

將整個(gè)模型導(dǎo)入到有限元分析軟件Autodesk Simulation MechanicalTM中進(jìn)行網(wǎng)格生成。生成的網(wǎng)格模型由287757個(gè)二階四面體基本單元組成。下表顯示了本研究中使用的所有材料特性。所有的成分都假定為各向同性。

有限元分析是在皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的底部被限制的情況下，從延伸臂的每個(gè)施力位點(diǎn)（Hook1-5）施加1N的牽引力到每個(gè)支抗釘（MS1-4）。通過在不同延伸臂的施力位點(diǎn)施加不同大小的力（0，0.5，1，1.5N）至不同高度支抗釘上，分析了總共80個(gè)組合。舌側(cè)的牽引力直接從第二磨牙冠的舌側(cè)中心點(diǎn)到第二前磨牙冠的舌中心點(diǎn)。對(duì)每種情況下初始力引起的磨牙運(yùn)動(dòng)類型進(jìn)行了分析。

選擇近遠(yuǎn)中頰尖及遠(yuǎn)中根尖三個(gè)位置對(duì)磨牙的初始運(yùn)動(dòng)方式評(píng)估。根據(jù)這三個(gè)位置的變化，在每個(gè)X-Z平面，Y –Z平面和X -Y平面上確定初始運(yùn)動(dòng)。磨牙的移動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)包括平移移動(dòng)與沿著阻抗中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了找到實(shí)現(xiàn)平移移動(dòng)的最佳方法（防止傾斜移動(dòng)），在本研究中我們所考慮的不利移動(dòng)僅為沿阻抗中心的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。在X-Z平面上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)記為近遠(yuǎn)中向，在Y -Z平面上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)記為頰舌向，并且在X -Y平面上的旋轉(zhuǎn)被標(biāo)記為扭轉(zhuǎn)，其中逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)在每個(gè)平面被認(rèn)為是一個(gè)正值。

結(jié)果：

下圖顯示了僅在頰側(cè)施力時(shí)磨牙在三個(gè)平面運(yùn)動(dòng)的情況，近遠(yuǎn)中傾斜，頰舌側(cè)傾斜和旋轉(zhuǎn)。當(dāng)延伸臂的長(zhǎng)度從鉤1到鉤5過程中，近遠(yuǎn)中傾斜和旋轉(zhuǎn)分別減小了0.8度和0.18度。在施力點(diǎn)在鉤4（8mm）時(shí)觀察到平移運(yùn)動(dòng)，在施力點(diǎn)在鉤5（10mm）時(shí),觀察到輕微的遠(yuǎn)中傾斜。在頰舌向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的觀察中觀察到較少的變化，但是均為頰傾的趨勢(shì)。

在其他負(fù)荷條件下觀察到相同的線性趨勢(shì)，然而，隨著舌側(cè)牽引力的增加，旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)逐漸減小，在舌側(cè)牽引力增加至1.5 N時(shí)（圖4D）旋轉(zhuǎn)幾乎為0。另一方面，近遠(yuǎn)中傾倒量隨著舌側(cè)力的增加而增加。因此，在舌力的作用下，沒有觀察到磨牙的平移運(yùn)動(dòng)。然而，增加舌力也有助于減少頰傾趨勢(shì)。

下圖顯示了在用第二位支抗釘牽（MS2）引時(shí)的磨牙運(yùn)動(dòng)情況，趨勢(shì)與MS1相同。在MS3,MS4位置都表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。

在下圖中基于不同高度的支抗釘，在鉤5，舌側(cè)力1N的情況下進(jìn)行了磨牙運(yùn)動(dòng)情況比較。發(fā)現(xiàn)隨著支抗釘?shù)奈恢弥饾u向根方，近遠(yuǎn)中旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)略有增加，而頰傾略有下降。

結(jié)論：

1，根據(jù)這個(gè)有限元分析的結(jié)果，在下頜磨牙近中移動(dòng)過程中，增加延伸臂長(zhǎng)度（8～10mm）可以減少磨牙移動(dòng)過程中的近中傾斜。

2，舌側(cè)力的施加有助于減少牙齒的扭轉(zhuǎn)。

3，最理想的力系統(tǒng)是長(zhǎng)的延伸臂（10 mm），配合上與唇側(cè)力相等大小的舌側(cè)牽引力。

4，支抗釘?shù)母叨葘?duì)于磨牙的近中移動(dòng)影響并不大。

來源： 浙一口腔正畸林軍