随着现代社会的快速发展,人们对美观的需求日益增强,正畸作为医学的一个分支,同时又与美学相结合,受到了广泛的重视。在正畸的临床治疗过程中,支抗起关键作用,会对最终的治疗效果产生影响。支抗是支持矫治牙所产生的反作用力的结构,这些结构可以是牙齿、牙弓、口唇肌肉或颅面骨骼。传统加强支抗的方法有:增加支抗牙的数目,使用腭杆、舌弓、口外弓等辅助装置。但这些支抗存在诸如舒适、美观方面的缺陷,加之病人不能很好的配合,往往造成支抗丧失,达不到预期的治疗效果。为了解决这些问题,产生了微型种植体支抗,弥补了传统支抗的不足,近来已经成为国内外的研究热点。微型种植体支抗植入骨组织后能否保持稳定是正畸治疗的关键,而研究种植体稳定性的方法有很多,生物力学中的三维有限元法由于其可重复性高,避免了临床以及动物实验中个体因素的差异对结果产生的影响,而受到许多学者的青睐,成为种植体重要研究方法之一。在整个研究过程中三维有限元力学模型的建立是实验的基础,模型准确与否直接关系到最终的研究结果,因而建模的设计思想、手段及方法至关重要,越来越多的实验正在关注如何建立含微型种植支抗的颌骨三维有限元模型。在三维有限元法中,研究种植体稳定性主要观察种植体—骨界面间的应力与位移。影响种植体—骨界面应力与位移变化的因素很多,许多学者已经应用三维有限元方法从种植体的直径、形状、锥度、表面涂层,载荷大小、方向、位置,植入部位,皮质骨厚度、质量等方面进行了大量的研究,取得了不少可贵的研究成果。但是由于临床植入部位不同,颌骨以及表面所覆盖的粘膜的厚度常存在较大差异,所以选择的种植体的长度以及载荷高度均会发生改变,因此种植体长度与载荷高度之间的比值也会随之改变。而对不同长度的种植体载荷位置并没有统一的标准,有学者认为种植体长度与载荷高度之间的比值不合适会造成种植体末端位移过大、受压侧骨界面出现破坏、吸收,最终造成种植失败。但是目前尚未见有文献报道二者之间的比例变化对种植体—骨界面的应力分布有何影响。另外关于种植体骨内长度对种植体—骨界面应力与位移分布影响的研究也存在不同的观点。目的:建立含有微型支抗种植体的下颌骨三维有限元模型,分析种植体骨内长度与载荷高度的比值对种植体—骨界面应力分布及位移变化的影响,为临床选择合适的种植体提供理论依据。方法:采用螺旋CT扫描、Dicom3.0医学数字图像通讯标准以及Mimics10.01软件,将正常颌骨的断层扫描数据传递到计算机内,建立含微型支抗种植体的下颌骨三维仿真模型。种植体的螺纹长度为6mm、8mm、10mm、12mm,在模型上对不同长度的种植体施加同一近远中方向,大小为200g的正畸载荷,载荷高度分别为2mm、4mm、6mm。观察种植体骨内长度与载荷高度比值不同的情况下种植体—骨界面应力与位移的变化。结果:1本实验利用螺旋CT、Dicom与Mimics软件相结合的方法建立了含种植体的下颌骨三维模型,真实准确的模拟了种植体植入后的界面关系,生物与几何相似性都比较好,为日后能够获得更接近真实情况的力学分析结果打下了坚实的基础。2载荷高度的变化对种植体—骨界面的Von-mises应力、位移的分布有较明显影响,随载荷高度的增加,二者的峰值变大。载荷高度分别为2mm、4mm、6mm时,颈部应力峰值分别为6.582GPa、12.360GPa、18.152GPa,位移分别为0.736μm、0.786μm、0.837μm,但应力与位移峰值的增长并非呈线性关系增长。载荷高度越大,应力分布越不均匀,容易引起颈部的应力集中、种植体变形,导致种植体折断与脱落。3种植体骨内长度的变化对种植体—骨界面的Von-mises应力的影响并不明显,种植体长度分别为6.8mm、8.8mm、10.8mm、12.8mm时,颈部应力峰值分别为17.107GPa、18.152GPa、18.177GPa、18.497GPa,位移分别为0.887μm、0.837μm、0.809μm、0.890μm,峰值均位于种植体颈部。应力受种植体长度的影响并不大,而位移所受影响稍大。4种植体骨内长度与载荷高度的比值变化对种植体一骨界面的Von-mises应力和位移存在影响,随着其比值的增大,总体呈现下降的趋势。结论:1利用DICOM数据直接建模的方法可以较为准确的模拟真实的颌骨与种植体的受力情况。2种植体—骨界面的应力与位移受载荷高度的影响比较大。临床上应尽量降低载荷高度,以减少种植体骨界面的应力与位移。3种植体骨内长度对界面的应力影响并不明显,而对位移的影响较明显。临床条件允许的情况下可以适当增加种植体长度,但并非越长越好。4种植体骨内长度与载荷高度的比值对界面应力与位移存在影响,总体趋势为随其比值增大,应力分布相对更均匀。因此临床上应尽量增加种植体的长度,降低载荷高度。