唇腭裂是口腔颌面部最常见的先天发育畸形,由于手术修复的创伤和术后瘢痕收缩及异常的牙合功能等原因,导致上颌骨发育障碍,给患者带来容貌的缺陷和功能障碍。这类患者临床上正畸治疗多早期采用前方牵引,诱导上颌骨向前发育。目前从生物力学角度对其进行细致和全面的研究很少。本研究从建立唇腭裂上颌骨有限元模型开始,探索出一条快速建模的方法,建立理想的唇腭裂上颌骨三维有限元模型,并利用该模型探讨不同方向的前牵引力,模拟修复上颌骨裂隙,模拟上颌扩弓治疗,探讨上颌骨的应力、应变和位移变化规律。为临床上正畸治疗该类患者提供科学的理论依据。本研究分两部分:第一部分:利用螺旋CT技术建立单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型目的:探索快速建立单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型的方法。方法:对单侧完全性唇腭裂患者颅颌面部进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件直接将CT扫描样本得到的Dicom标准文件进行处理,并导入逆向工程软件Geomagic Studio构建模型的表面,在此基础上用Ansys软件建立完整的单侧唇腭裂上颌骨三维有限元模型。结果:建立了由27405个实体单元和26876个节点组成的单侧完全性唇腭裂上颌骨有限元模型。结论:应用螺旋CT技术和联合使用Mimics软件、GeomagicStudio软件对模型进行构建,并结合Ansys软件生成三维有限元计算模型,是一种快速有效的建立单侧完全性唇腭裂有限元模型的方法。第二部分:上颌前牵引的三维有限元力学分析研究目的:探讨不同方向的前牵引力,模拟修复上颌骨裂隙,模拟上颌扩弓对上颌骨的应力、应变和位移变化的影响规律,为临床上唇腭裂患者的正畸治疗提供科学的理论依据。方法:在自主探索建立的唇腭裂上颌骨三维有限元模型的基础上,利用ANSYS 10.0软件模拟上颌前牵引,模拟上颌扩弓,模拟修复上颌骨裂隙,分析比较在相同力值,不同牵引方向前牵引力作用下上颌骨的应力、位移变化。结果:1.前牵引力为500g/侧,前牵引方向向前下20°～45°之间时。上颌牙弓形状发生内缩变化。内缩变化程度与前牵引方向有明显的相关性,前牵引方向与功能牙合平面夹角越小,牙弓内缩越明显,区域越大,牵引方向与牙合平面夹角越大,内缩程度越轻,区域越小。2.模拟上颌扩弓治疗,前牵引力为500g/侧,前牵引方向向前下300时,健侧和患侧牙弓内缩变化不明显。3.前牵引力为500g/侧,前牵引方向向前下30°时,未修复裂隙的上颌骨裂隙有扩大化的趋势,模拟修复后颅面复合体的第一主应力和冯米塞斯应力除加力点有些局部增大外,其余地方应力分布比较均匀。结论:1.在前牵引力的作用下,上颌牙弓发生内缩,内缩的区域大小与明显程度与前牵引力的方向有明显的相关性;2.牵引力方向与牙合平面的夹角越小,内缩越明显,区域越大;牵引力方向与牙合平面的夹角越大,内缩程度越轻,区域越小;上颌扩弓可使前牵引治疗后引起的上颌牙弓缩窄现象得到很好的改善;3.唇腭裂患者在进行前牵引治疗时应联合应用上颌扩弓,更有利于全面改善上颌骨的发育;4.上颌骨裂隙未修复前,在前牵引力作用下裂隙有扩大的趋势;裂隙修复后,在适宜前牵引力作用下,上颌骨第一主应力和冯米塞斯应力分布均匀;5.修复上颌骨裂隙后,行前牵引矫形治疗对上颌骨发育不足更有利。