目的:本研究利用三维有限元分析方法,对比研究牙支抗快速扩大上颌与种植体支抗辅助快速扩大上颌在相同载荷条件下上颌骨的生物力学反应。用于指导临床,为临床减小快速扩弓的不良反应、改进扩弓方法、拓宽快速扩弓适应年龄、提高疗效提供理论依据。材料和方法:采用螺旋CT扫描,Mimics、Ansys软件处理相结合的方法,建立上颌骨三维有限元模型。模型一:含有腭中缝、上颌第一前磨牙和上颌第一磨牙及其牙周膜的上颌骨三维有限元模型。在模型一的基础上将种植体垂直于骨面装配到上颌第二前磨牙和第一磨牙根之间,距牙槽嵴缘约10mm处形成模型二。对模型一与模型二均沿X轴水平加载20N的力模拟临床上颌快速扩弓力,分别计算两种加载条件下各点的X轴位移、Y轴位移、Z轴位移,评价正畸载荷下上颌骨及牙齿的应力分布和位移趋势。结果:模型一中第一前磨牙和第一磨牙所受的应力值较模型二中的应力值大。腭中缝处的拉应力在模型一中比模型二中应力值略小。横断面上,模型一与模型二,腭中缝打开量前大后小;冠状面上,从牙槽骨到颅底,打开量呈底边向下的三角形。第一前磨牙和第一磨牙呈冠颊向根舌向倾斜移位。但模型二中位移差量不如模型一明显。矢状向上,两个模型上颌骨、牙槽及牙齿都有前移的趋势。在垂直方向上,上颌骨牙槽突有向下位移的趋势,在模型一中后方比前方向下移动的多,显示腭平面向前上旋转。在模型二中第一前磨牙和第一磨牙有微小的向上移动的趋势。结论:①应用螺旋CT断层扫描和Mimics、ANSYS软件相结合的方法,建立了上颌骨三维有限元模型的可行性,特别是它具有高度的可编辑性,可被任意旋转,自由切割、删除、提取模型上的某一部分,并可以从任意角度以任何方式观察和分析。为上颌骨生物力学研究提供可靠的模型基础。②正常上颌骨复合体对扩弓力的加载有强大的分散作用,其各部位应力和位移值均较小,表明其本身富于支持力,能够承载较大的外力作用。腭中缝打开量前大后小;冠状面上,从牙槽骨到颅底,打开量呈底边向下的三角形。③种植体支抗辅助快速扩弓与临床常用的固定螺旋快速扩弓方法相比,宽度开展的矫形效果能够增加骨性效应,减小牙性效应,减轻了上磨牙颊倾、舌尖下垂、下颌平面开大的等不利倾向。④种植体支抗辅助快速扩弓能够增加骨性效应,但并不能完全消除牙性效应。对于成人,种植体支抗辅助快速扩弓可以部分替代手术辅助上颌扩弓矫治轻、中度后牙反合,而对于上颌牙弓重度狭窄者,则只有通过外科手术的方法来辅助解决。