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目的:临床上常用的舌侧托槽槽沟方向有两种,一种是垂直槽沟舌侧托槽,一种是水平槽沟舌侧托槽。本实验选用临床常用的不同槽沟方向的两种舌侧托槽体系,Incognito个性化垂直槽沟舌侧托槽及Kurz第七代水平槽沟舌侧托槽。通过三维有限元的方法,建立前牙Incognito垂直槽沟舌侧托槽匹配带状弓及Kurz水平槽沟舌侧托槽匹配水平弓的三维有限元模型,选择临床常用的两种尺寸及三种材质的弓丝,模拟临床对左上颌中切牙正转矩加载,分析在槽沟因素及弓丝因素的影响下,两种槽沟方向的舌侧托槽转矩性能表达差异,找出槽沟及弓丝因素对两种托槽转矩表达的影响规律,为临床矫治后期前牙转矩控制提供理论参考。方法:1.根据计算机辅助测量Incognito垂直槽沟舌侧托槽及Kurz水平槽沟舌侧托槽数据,在实体建模软件Pro/E.Wildfire5.0中,建立从左上颌尖牙到右上颌尖牙的两种托槽实体模型,每个模型有38个实体,包括两种槽沟舌侧托槽,槽沟尺寸均设定为0.018 inch(0.46mm),带状弓和水平弓及0.2mm结扎丝。弓丝选择临床常用的三种材质,不锈钢Stainless Steel(SS),β-钛Beta-titanium(TMA),镍钛Nickel-Titanium(NiTi)及临床舌侧矫治后期常用的两种尺寸弓丝,0.016?0.022inch(0.41mm?0.56mm)和0.017×0.022inch(0.43mm?0.56m m)。2.将装配的实体模型导入MSC.Patran软件中,选择四面体单元格对两种舌侧托槽,相应弓丝,结扎丝进行网格划分,共计29023节点,95537单元格。3.将网格划分完成的模型分三组:托槽组,弓丝组,结扎丝组分别导入MSC.Marc.Mentat2005R3软件中,模拟临床左上颌中切牙正转矩加载。在每组模型右上颌弓丝末端截面选择四个顶点及除左上颌中切牙的所有托槽底板选择四个点进行固定,限制三维方向的旋转及位移,以左上颌中切牙底板中心点为加力点,模拟临床在不同弓丝尺寸及材质条件下,两种舌侧托槽正转矩加载20°,即托槽以近远中方向为旋转轴,逆时针旋转20°。记录不同模型工况下左上颌中切牙加力点随着转矩角度的改变,转矩力矩值,绘制各工况模型下转矩角度/转矩力矩曲线图及最大转矩力矩柱形图。结果:1.成功建立了符合临床特点的前牙段incognito个性化垂直槽沟舌侧托槽和kurz第七代水平槽沟舌侧托槽及相匹配的弓丝结扎丝三维有限元模型,合理精确的网格划分,使模型具有与临床几乎一致的几何形态及力学特性。2.当弓丝尺寸及弓丝材质均不发生变化时,两种槽沟方向的舌侧托槽产生了不同的转矩力矩,垂直槽沟舌侧托槽转矩力矩为水平槽沟舌侧托槽的1-2倍;弓丝因素改变对两种舌侧托槽产生的影响规律相同,当弓丝材质不变,弓丝尺寸改变时,两种舌侧托槽转矩力矩均随着转矩角度的增大而增大,弓丝尺寸越大,转矩力矩越大,以垂直槽沟舌侧托槽为例,0.43mm×0.56mm尺寸弓丝的转矩力矩约为0.41mm×0.56mm尺寸弓丝的1-2.5倍;当弓丝尺寸不变,弓丝材质改变时,两种舌侧托槽转矩力矩与弓丝材质弹性模量相关,弹性模量越大,转矩力矩越大,以垂直槽沟舌侧托槽为例,从niti变为tma,或者tma变成ss,niti变成ss,弹性模量差异越大,转矩力矩倍数变化越大,从2.5-7倍不等;当弓丝材质及弓丝尺寸均发生变化时,两种舌侧托槽转矩力矩变化最大,以垂直槽沟舌侧托槽为例,转矩力矩最大值变化可达3-8倍。3.将两种不同槽沟方向舌侧托槽对比来看,弓丝因素对两者的影响规律和对两者之中任意一种舌侧托槽的影响规律相同,弓丝尺寸改变,在同一转矩角度下,垂直槽沟舌侧托槽转矩力矩值是水平槽沟舌侧托槽的2-3倍;弓丝材质改变,在同一转矩角度下,垂直槽沟舌侧托槽转矩力矩值是水平槽沟舌侧托槽的3-9倍;当弓丝尺寸及材质均发生改变时,在同一转矩角度下,垂直槽沟舌侧托槽转矩力矩值是水平槽沟舌侧托槽的5-10倍,大于仅弓丝材质改变带来的影响,更大于仅弓丝尺寸改变带来的影响。结论:1.利用Pro/E Wildfire5.0及MSC.Marc.系列软件建立的三维有限元模型与临床实际情况几何相似性及力学相似性强,具有可信的临床模拟仿真性,可满足类似临床模拟加载工况的需要,可以有效地对舌侧不同槽沟方向的舌侧托槽转矩性能表达进行研究。2.两种舌侧托槽转矩力矩均随转矩角度的增加而增大,增大的斜率略有不同,与弓丝的尺寸及弹性模量成正比。3.托槽槽沟方向对舌侧托槽转矩性能表达有影响,随着转矩角度的增加,垂直槽沟舌侧托槽转矩力矩约为水平槽沟舌侧托槽的1-2倍,但其带来的影响小于弓丝因素带来的影响。4.弓丝因素对两种舌侧托槽的影响规律相同,在同一转矩角度下,弓丝尺寸对两种舌侧托槽转矩控制的影响小于弓丝材质带来的影响,而两者协同改变的影响更大。5.临床上垂直槽沟舌侧托槽转矩控制性能优于水平槽沟舌侧托槽,较小的转矩角度可以实现较高的转矩效能,但是弓丝因素的选择对转矩力矩的影响更大,两种尺寸SS丝产生的转矩力矩较大,不适于临床前牙转矩的精细控制,NiTi丝产生的转矩力轻柔,但成形性差,仅适于正畸早期排齐整平阶段,而TMA丝产生的转矩力适宜,0.41mm×0.56 mm及0.43mm×0.56 mm尺寸均可用于临床前牙转矩精细调控。