牙颌面畸形是指个体在生长发育过程中由先天或者后天因素导致的颌面部结构偏离正常位置的疾病,严重者可造成明显的功能障碍。患者需要接受正颌-正畸联合治疗才能达到功能与外形俱佳的矫治效果。数值方法可以重建口腔生物结构的三维模型,模拟临床上正颌治疗和正畸治疗的过程,分析术前、术中和术后口腔结构的生物力学变化,避免临床试验及体外实验的力学测量的局限性。本文第一部分用数值方法研究双侧下颌支矢状劈开截骨术并前移下颌骨后患者可施加的合适咬合力。双侧下颌支矢状劈开截骨术被广泛用于治疗缩颌、凸颌和颌面不对称患者的颌面畸形症状。首先用缩颌患者的CT断层扫描数据建立下颌骨、关节盘、关节窝和相关软组织的高度几何相似性模型,然后用软件模拟临床上的双侧下颌支矢状劈开截骨术并将截骨块用四种不同的装置加以固定。用有限元软件在模型上添加肌肉载荷来模拟上下颌骨的咬合状态并做静态分析。通过分析发现术后关节盘和下颌骨上的应力远远超过术前的值而位移分布却处于正常范围,因此将应力因素作为确定术后患者可施加的合适咬合力的标准。当用三个双皮质骨螺钉组成反向L型装置固定术后骨块时,术后患者可以施加的合适咬合力最大(正常咬合力的37%);当用三个双皮质骨螺钉组成直线型装置固定术后骨块时,术后患者可施加的合适咬合力最小(正常咬合力的23%)。本文第二部分基于有限元方法研究正畸手术中关闭拔牙间隙的合适矫治力施加方法。正畸过程中畸齿移动被认为是牙槽骨和关联组织的生物力学响应的结果。本部分的建模方法与第一部分类似,最终建立包含皮质骨,松质骨,牙周膜,尖牙,第二前磨牙和矫治器的三维有限元分析模型。为了使尖牙向拔牙间隙平移,将不同大小正畸力施加在尖牙托槽底端和不同长度的牵引钩上,并将牙周膜的静水压力值作为衡量牙槽骨是否重构的标准。当正畸力作用在尖牙托槽底端时,尖牙向远中方向倾斜且将正畸力施加在该位置时只有正畸力大于1.07 N才能使牙周膜内最大静水压力大于骨重构的阈值。当不同大小的正畸力施加在3 mm的牵引钩上时,尖牙不再倾斜而是向拔牙间隙平移且将正畸力施加在该位置时只有正畸力大于1.41 N才能使牙周膜内最大静水压力大于骨重构的阈值。本文用数值方法研究了实施BSSRO手术后患者可施加的合适咬合力,同时也研究了关闭拔牙间隙所需的合适正畸力的施加方法。本文的数值结果对临床手术的进行有很好的指导作用。