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目的四曲辅弓目前在临床中运用效果较好,但手动弯制辅弓并施加腭向转矩力不易控制力量的加载,所以四曲辅弓施加的转矩力对于牙周膜的生物力学性能有必要进一步研究,避免辅弓施力过度引起牙周应激性反应,为了四曲辅弓在临床的进一步推广应用提供可靠依据。研究四曲辅弓的转矩力作用发生改变所产生上中切牙位移改变及牙周膜反应,为临床运用辅弓的安全性提供理论依据。方法1.分析不同转矩力对上中切牙位移和牙周膜应力影响的有限元模型(1)建立四曲辅弓作用于上前牙的三维有限元模型运用CBCT建立正常的患者头颅模型,再进入Mimics软件将所得数据进行模型的三维划分,然后生成粗糙的三维有限元模型后,通过Geomagic使模型修整,最后生成光滑的与实体模型吻合的模型。模型建立后在计算机软件中绘制出四曲辅弓、不锈钢丝、托槽、微种植体等,经过组合后运用分析软件ANSYS中对每一单元进行网格划分,并对组合部分设置单元属性,进行荷力计算。(2)四曲辅弓施加不同转矩力控制对上中切牙位移和牙周膜应力分析在无拔牙间隙及拔牙间隙内收状态下,相同稳定支抗方式施加不同转矩力时,上颌中切牙的切端及根尖位移和牙周膜生物力学反应,根据不同支抗方式分为四组模型,对四组模型分别加载不同转矩力,包含以下16种工况:A组:用结扎丝将牵引钩与同侧上颌第一磨牙颊面管硬性回扎稳定主弓丝(无拔牙间隙)。A1: 0.5N;A2:1N;A3:1.5N;A4:2NB组:用结扎丝将牵引钩与同侧微种植体硬性回扎稳定主弓丝(无拔牙间隙)。B1: 0.5N;B2:1N;B 3:1.5N;B4:2NC组:用牵引钩与同侧上颌第一磨牙颊面管弹性回扎(拔牙间隙内收1.15N牵引力)C1: 0.5N;C2:1N;C3:1.5N;C4:2ND组:用牵引钩与同侧上颌微种植体弹性回扎(拔牙间隙内收1.15N牵引力)D1: 0.5N;D2:1N;D3:1.5N;D4:2N其中上颌前牙的内收牵引力每侧设置为1.15N2.四曲辅弓不同弯制方式的力学研究四曲辅弓是用一根0.018英寸(直径为0.457mm)的澳丝弯制而成,总共4个长轴在指突施力,辅弓由前牙托槽底部向上安置于弓丝上,4个长轴指突从远中向近中抵于牙颈部的位置,接近于阻抗中心,在施加转矩力时可以根据辅弓指突长轴的长度和腭向倾斜角度判断施加力量的大小。所以在增加力度时应特别注意辅弓角度的变化,角度越大,辅弓施加的转矩力越大。在指突长轴为5mm、6mm、7mm,4个匙形曲突向腭侧倾斜下压约15°、20°、25°、30°、35°角度设置下弯制辅弓,最后将弯制成不同长度及角度的四曲辅弓置于正畸标准模型上,通过测力计测定力值。结果1.不同转矩力对上中切牙位移和牙周膜应力改变的有限元模型分析(1)牙齿的瞬时位移方向及大小。A组:无拔牙间隙,用结扎丝将牵引钩与同侧上颌第一磨牙颊面管硬性回扎稳定主弓丝,4个小组的牙齿移动趋势为:上颌切牙在转矩力的作用下产生唇向移动,切端的舌向位移。随着转矩力值的增加牙齿切端位移从大到小排列A4>A3>A2>A1;牙齿根尖位移从大到小排列亦为:A4>A3>A2>A1;4个小组的切端-根尖位移差:A4>A3>A2>A1。B组:用结扎丝将牵引钩与同侧微种植体硬性回扎稳定主弓丝,B组结论与A组结论相似,牙齿切端位移从大到小排列B4>B3>B2>B1;牙齿根尖位移从大到小排列亦为:B4>B3>B2>B1;4个小组的切端-根尖位移差:B2>B4>B3>B1,A组与B组中切牙切端位移对比A1>B1、A2>B2、A3>B3、A4>B4,根尖位移对比A1>B1、A2>B2、A3>B3、A4<B4。C组:拔牙间隙未关闭组,(1.15N牵引力)牵引钩与同侧上颌第一磨牙颊面管。牙齿切端位移从大到小排列C4>C3>C2>C1;牙齿根尖位移从大到小排列亦为:C4>C3>C2>C1;4个小组的切端-根尖位移差:C4>C3>C2>C1。D组:拔牙间隙未关闭组,(1.15N牵引力)牵引钩与同侧微种植体。4个小组的牙齿移动趋势为与C组一致。牙齿切端位移从大到小排列D4>D3>D2>D1;牙齿根尖位移从大到小排列亦为:D4>D3>D2>D1;4个小组的切端-根尖位移差:D4>D2>D1>D3;C组与D组中切牙切端位移对比:C1<D1、C2<D2、C3<D3、C4<D4,根尖位移对比:D1<C1、D2<C2、D3<C3、D4<C4。(2)牙周膜应力分布A组:A1、A2、A3、A4组牙周膜应力均集中在牙颈部,牙根尖部牙周膜应力值范围较小,A1、A2组唇侧牙颈部牙周膜应力值与26KPa接近,A3、A4组唇侧牙周膜应力值均超过26KPa,根尖及其余位置无明显过大牙周膜应力反应。B组:B1、B2、B3、B4组牙周膜应力均集中部位与第一组相同,B1、B2组唇侧牙颈部牙周膜应力值小于26KPa,B3组组唇侧牙颈部牙周膜应力值与26KPa接近,B4组超过牙周膜应力值范围,根尖及其余位置无明显过大牙周膜应力反应。C组:C1、C2、C3、C4组牙牙周膜应力均集中部位与第一组相同,C1、C2唇侧牙颈部牙周膜应力值接近26KPa,C3、C4超过牙周膜应力值,根尖及其余位置无明显过大牙周膜应力反应。D组:与C组相似,D3组超过牙周膜应力值,根尖及其余位置无明显过大牙周膜反应。2.四曲辅弓不同弯制方式的力学分析在四曲辅弓不同弯制方式的力学实验中发现;随着腭向倾斜角度的增加,转矩力值逐渐增大;每增加5°,力值约增加48g,在施力长度增加1-2mm时,不影响转矩力力值。所以在临床运用中可以根据临床所增加的角度判断施加的转矩力量,避免施力过大,出现牙根吸收现象。结论1.在未关闭拔牙间隙时,随着转矩力值的增大,磨牙回扎组的切端及根尖位移都大于种植体回扎组,并且磨牙回扎组切端位移超过了种植体回扎组。所以在拔牙已关闭阶段种植体回扎组在不同转矩力量施加时能够更好的控根移动,并使切缘不过度唇倾。2.而拔牙间隙未关闭时种植体内收组的切端位移略大于磨牙回收组,根尖位移在各力值施力作用下相近或磨牙组稍大于种植体内收组。在拔牙间隙未关闭阶段,施加不同转矩力量,磨牙回收组和种植体回收组都能更好的控根移动使前牙切端不过度唇倾。3.拔牙间隙关闭时,磨牙回扎时四曲辅弓可施加小于1N的转矩力,在种植体回扎时可施加1.5N的转矩力,所以在运用四曲辅弓控制上前牙转矩时最好选择种植体回扎方式控制支抗。4.拔牙间隙未关闭时,不管是磨牙内收前牙,还是种植体内收前牙,可施加的转矩辅弓力量均为小于1N,所以在回收时1N是转矩辅弓可控制的安全范围。5.四曲辅弓施加力量时,根尖均未超过牙周膜应力反应,所以四曲辅弓运用中,不会引起牙根尖部的吸收。6.四曲的长度增加或减少1-2mm,不影响转矩力值的施加。在相同长度时施力长臂腭向倾斜每增加5°,转矩力值增加约48g,可在该范围内评估临床所需施加的转矩力量。