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随着生活水平的提升,人们对自身颜面美观越来越重视。突面畸形是一类常见的错合畸形,造成这类错合的原因主要是牙齿前突、牙槽骨前突或颌骨前突,其对面部美观影响较大。对于牙性或轻度骨性前突,以往主要通过拔除第一前磨牙使用固定矫治技术最大程度地内收前牙改善侧貌。近年来,随着无托槽隐形矫治器(Clear Aligner,CA)及其技术的飞速发展,CA受到越来越多正畸患者的青睐,其最大的优点是保证了治疗过程中的美观和舒适。但是,CA尚不能精确控制牙齿的三维移动,特别是对于前突需拔牙内收的病例,对于前牙转矩和后牙支抗的控制始终是技术难点。在临床实践过程中,众多的临床医生通过将微种植体支抗(Micro-implant Anchorage,MIA)与CA联合使用取得了不错的临床效果。但是,在隐形矫治方案的设计过程中是否联合微种植钉并不在CA的设计与生产方的考虑范围内,目前临床的应用也多是凭借临床医生的经验,并没有科学的生物力学证据作为支撑。目前常用的生物力学研究方法有有限元法(Finite Element Analysis,FEA)、光弹性实验、电阻测度应变技术-电测、激光全息干涉技术、机械力学测试等,其中FEA利用数学建模方法对真实的物理系统进行模拟,通过改变加载条件对不同的临床情况进行模拟,并结合FEA对不同的工况求解,对临床问题给出解答。由于其精确的建模功能、强大的数据分析功能,FEA已成为目前生物力学研究中运用最为广泛的方法之一。目前关于CA的FEA研究主要集中在牙周应力、尖牙的整体移动等方面,尚未见CA联合MIA整体内收上前牙的研究。本实验通过CA联合MIA整体内收上前牙的三维有限元模型,利用相关软件分析在不同加力方式下牙齿的初始位移以及局部牙周应力分布情况,以期为临床合理地使用该技术提供一定的参考。本研究共分为以下四部分:实验一无托槽隐形矫治器联合微种植钉内收上前牙三维有限元模型的建立目的:建立无托槽隐形矫治器联合微种植钉内收上前牙的三维有限元模型,为后续实验奠定基础并提供力学平台。方法:选择一名需拔除上颌第一前磨牙内收前牙的健康成年女性患者,排齐整平上牙列后行CBCT扫描,所得的上颌骨及上牙列信息以DICOM格式储存,通过逆向工程方法,使用Mimics、Geomagic Studio等软件建立并优化包含皮质骨、松质骨、牙周膜的牙颌三维模型,使用UG NX软件建立微种植钉、舌钮、Power arm三维模型,附件使用标隐形准附件模型,使用Atreat Manufacture软件建立隐形矫治器模型,并根据需要将所得的模型进行组装后使用Ansys软件进行网格划分和材料属性定义以及边界约束条件的设定,最终建立无托槽隐形矫治器联合微种植钉整体内收上前牙的三维有限元模型。结果:建立了实验所需无托槽隐形矫治器联合微种钉内收上前牙的三维有限元模型,模型采用三角形壳单元和五面体实体单元,划分为468725个单元和234856个节点。结论:通过CBCT扫描及多个软件的联合使用,建立了仿真度极高可用于下步实验分析研究的三维有限元模型。实验二整体内收上前牙时不同加力方式及力值的生物力学效应研究目的:探讨不同的加力方式和力值在整体内收上前牙时对上颌前后牙产生的生物力学效应,为临床治疗方案的设计和选择提供参考。方法:在第一磨牙与第二前磨牙间植入微种植钉,分别在尖牙牙颈部舌钮上或尖牙所对应矫治器上与微种植钉做弹性牵引,力值大小分别为0g、100g、150g、200g。分析(1)矫治器施力(2)矫治器施力+矫治器100g牵引力(3)矫治器施力+矫治器150g牵引力(4)矫治器施力+矫治器200g牵引力(5)矫治器施力+尖牙100g牵引力(6)矫治器施力+尖牙150g牵引力(7)矫治器施力+尖牙200g牵引力七种工况下上颌前后牙的初始位移及牙周应力分布。结果:矢状向上,中切牙的冠根位移差分别为1.12E-02mm、1.23E-02mm、1.29E-02mm、1.31E-02mm、7.82E-03mm、9.62E-03mm、1.01E-02mm,第一磨牙牙冠的近移量分别为-2.49E-02 mm、-2.21E-02 mm、-2.09E-02 mm、-1.93E-02mm、-2.09E-02 mm、-2.00E-02 mm、-1.91E-02 mm,中切牙、尖牙、第一磨牙的最大牙周膜等效应力分别为6.55E-03MPa、6.60E-03MPa、6.60E-03MPa、6.73E-03MPa、6.89E-03MPa、7.05E-03MPa、7.18E-03MPa;3.30E-02MPa、3.30E-02MPa、3.34E-02MPa、3.39E-02MPa、3.47E-02MPa、3.53E-02MPa、3.61E-02MPa;5.62E-03MPa、4.94E-03MPa、4.59E-03MPa、4.26E-03MPa、4.45E-03MPa、4.24E-03MPa、4.13E-03 MPa。结论:1、在尖牙上施加牵引力较矫治器上施加牵引力更有利切牙转矩的控制,且牵引力值较小时转矩控制更好。2、在尖牙上施加牵引力较矫治器上施加牵引力更有利于后牙支抗的保护,且牵引力值较大时支抗控制更好。3、工况(5)更有利于同时控制切牙转矩和保护后牙支抗。4、两种加力方式时前牙牙周膜最大等效应力均有增加,后牙则相反,并且最大牙周膜等效应力均出现在尖牙根尖近中。实验三整体内收与分步内收上前牙的生物力学效应研究目的:探讨整体内收上前牙和先远移尖牙两种方法内收时上颌前后牙的生物力学效应,为临床实践提供参考。方法:在尖牙、第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙上加入附件,分析(1)矫治器施力远移尖牙(2)矫治器施力+矫治器150g牵引力远移尖牙(3)矫治器施力+尖牙150g牵引力远移尖牙(4)矫治器施力整体内收上前牙(5)矫治器施力+矫治器150g牵引力整体内收上前牙(6)矫治器施力+尖牙150g牵引力整体内收上前牙六种工况下上颌前后牙的初始位移。结果:矢状向上,只远移尖牙时,上中切牙的唇侧位移量分别为-5.08E-03mm、-9.67E-04mm、-1.68E-03mm,第一磨牙牙冠近移量分别为-1.53E-02mm、-1.40E-02mm、-1.51E-02mm。整体内收上前牙时中切牙的冠根位移差分别为1.44E-01mm、1.35E-01mm、1.29E-01mm,第一磨牙牙冠近移量分别为-2.93E-02mm、-2.61E-02mm、-2.33E-02mm。结论:1、无托槽隐形矫治器内收前牙时,增加微种植体支抗均能够实现对后牙支抗的保护。2、只远移尖牙时,切牙会为尖牙的远移提供支抗,在矫治器上牵引更有利于前后牙支抗的保护。3、整体内收上前牙时,在尖牙上牵引更有利于后牙支抗的保护和切牙的整体移动。实验四结合Power arm整体内收上前牙的生物力学效应研究目的:探讨加入Power arm后整体内收上前牙时上颌前后牙的生物力学效应,为临床应用提供参考。方法:在尖牙或是尖牙所对应矫治器上加入高6mm的Power arm,分析(1)矫治器施力+尖牙150g牵引力整体内收上前牙(2)矫治器施力+矫治器Power arm150g牵引力整体内收上前牙(3)矫治器加力+尖牙Power arm150g牵引力整体内收上前牙三种工况下上颌前后牙的初始位移。结果:矢状向上,上中切牙的冠根位移差分别为1.29E-01mm、1.29E-01mm、1.33E-01mm,第一磨牙牙冠近移量分别为-2.33E-02mm、-2.35E-02mm、-2.68E-02mm。结论:尚不能证实在150g牵引力作用下,高于牙槽嵴顶5mm的微种植钉与尖牙或矫治器上6mm高Power arm能够较直接在尖牙上牵引更有利于前牙的整体移动及后牙支抗保护。