前方牵引矫治器是正畸临床上早期治疗由于上颌骨发育不足或者上颌位置后缩所造成的骨性Ⅲ类错胎畸形的一类较为经典的活动矫治器,自问世以来,受到了全世界各地正畸医师和学者们的普遍欢迎,在临床方面取得广泛应用的同时,有关其作用疗效和生物力学的研究也产生了飞速的发展。其主要的作用原理是通过一定力值的重力牵引,影响颅颌面部各相关骨缝的塑建,从而刺激上颌骨垂直向和矢状向的生长,达到矫治上颌骨发育不足、牵引上颌向前以纠正Ⅲ类骨性不调的目的。临床上最为常用的前方牵引矫治器为Delair面具,其以额部和颏部组织作为颌外支抗部位,可以提供一个较大的抵抗力值,对上颌骨产生整形矫正作用。近年来,国内外大多学者对于前方牵引矫治器生物力学原理的研究主要集中于颅上颌复合体三维有限元模型建模方法的改进、牵引力在上颌骨复合体内部的应力分布,以及前方牵引配合快速扩弓的作用疗效上,而对于其反作用力相关生物学效应的研究尚属空白。众所周知,支抗是我们正畸领域的一个重要概念,每一个作用力的施加都会必然产生一个大小相等、方向相反的反作用力作用于其支抗部位。同理,我们在使用Delair面具牵引上颌骨向前的同时,将会产生一个大小相等,朝向后上方的反作用力被额部和颏部所抵消,其中颏部所承受的载荷会通过下颌骨间接地传递给颞下颌关节,引起颞下领关节区内的应力反应。究竟不同力值的反作用力会引起怎样的生物力学变化?我们在临床诊疗工作中是否需要建立一个安全力学使用范围的概念?本研究试图通过建立包含颞下颌关节区的颅颌面复合体三维有限元模型,运用有限元分析法研究支抗部位颏部所承受的反作用力在颞下颌关节区、上下颌骨的应力分布情况以及可能会引起的位移变化,为Delair面具牵引力值的选择以及避免医源性颞下颌关节的损伤提供一定的理论依据。目的：本研究通过利用螺旋CT获得原始DICOM数据,运用相关软件建立一个具有良好生物力学特性、包含颞下颌关节区的颅颌面复合体三维有限元模型。模拟前方牵引矫治器反作用力的加载方式,分析不同力值的反作用力在颞下颌关节区、颌骨的应力变化规律以及对各部位节点位移的影响。方法:1.选择一名健康男性受试者作为研究对象,通过螺旋CT扫描得到颅颌面复合体的二维原始图像,以DICOM 3.0医学数字图像通讯标准存储数据,借助Mimics 10.01、Magics 12.01、MSC.Marc 2005等专用软件,采用连续、均质、线性、各向同性的线弹性材料,建立一个包含颞下颌关节区及上下颌骨的颅颌面复合体三维有限元模型。2.利用MSC.Marc 2005软件模拟边界条件,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,于下颌颏顶点处加载反作用力。设定加载力值大小从3N-6N,梯度递增0.5N,共7种工况。3.采用ANSYS 10.0有限元分析软件,测定颞下颌关节区包括关节窝和髁状突、上下颌骨的应力分布情况,计算每种工况下模型不同部位节点的等效米塞斯应力值,观察各部分位移的变化。同时绘制折线图和应力、位移分布云图,对结果进行分析,归纳和整理。结果：1.获得了包含颞下颌关节区的颅颌面复合体三维有限元模型,所建立的模型一共包含110770个单元数和28740个节点数,其中颅上颌骨部是由76892个单元和20387个节点所构成,下颌骨部由33878个单元和8353个节点所构成。该模型网格划分细致,几何相似度高。同时能够任意旋转,以不同的角度观察,还可以任意切割或者提取其中部分结构进行独立的深度分析,力学特性的体现准确性强。2.在同一施力角度、不同力值的反作用力下,下颌最大应力反应出现在作用力加载部位颏部,上领最大应力出现在刚性固定面。3.在同一施力角度下,不同力值的反作用力所引起的上下颌骨相关节点的应力变化规律大致相同。上颌骨表面的应力集中区域位于关节窝,其表面受力的最大区域位于关节结节后斜面。下颌骨的应力集中区域主要位于髁状突顶部及颈部,其表面的最大受力区域位于髁突前斜面。关节窝和髁突头颈部的应力均随着加载力的增大而增大。另外,当加载力值大于5N时,相关节点的应力集中趋势明显增加。4.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。同时,距离节点力的加载部位越远,位移的变化量越小。其中,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：1.利用螺旋CT手段获得原始DICOM数据,通过Mimics 10.01、Magics 12.01、MSC.Marc 2005等有限元软件组合,建立的包含颞下颌关节区的颅颌面复合体三维有限元模型,可以为前方牵引矫治器反作用力的生物力学原理研究提供可靠、便捷的模型基础。2.前方牵引矫治器对颞下颌关节区及上下颌骨产生了一定程度的反作用力影响,且随着加载力的增大,其应力值和形变也随之增大,同时下颌产生顺时针方向旋转,颏部可能出现变形。3.提示临床应用Delair面具治疗骨性Ⅲ类错畸形的过程中,在能够达到良好牵引效果的前提下,尽量选用较小的牵引力值(建议小于6N),以保护颞下颌关节、颌骨的健康发育和良好功能。同时,骨性Ⅲ类高角面型的患者慎用。