目的:(1)建立人单侧完全性唇腭裂颅上颌复合体的三维有限元计算模型,模拟临床上颌前段牵张成骨(AMSD)的截骨方式及牙槽突裂植骨后可能产生的骨吸收情况,为唇腭裂伴发牙槽突裂的患者在植骨及AMSD治疗中提供理论依据及临床指导。(2)基于计算分析,通过比较不同植骨区骨吸收情况下上颌前段位移变化和植骨区应力分布,明确植骨区骨吸收对上颌前段牵张成骨的影响。(3)基于计算分析,通过比较口内牵引器(IA)和颅外固定支架式外牵引器(RED)牵引时上颌前段及面部结构的位移变化和植骨区应力分布,探讨不同牵引器选择的适应证。方法:(1)基于一例单侧完全性唇腭裂患者的薄层CT扫描数据构建颅上颌复合体实体模型,分别在HyperMesh12.0、Solid Edge ST7模拟上颌前段截骨和植骨,进行网格划分,建立含有上颌前段截骨和牙槽突裂植骨的人单侧完全性唇腭裂颅上颌复合体三维有限元模型。(2)模拟临床上IA的加载方式,在模拟6种植骨区骨吸收的模型中选取双侧第一前磨牙牙颈部节点各施加10N(相当于1kg重力)的牵引力,方向向前与牙合平面平行,比较上颌前段位移变化和植骨区von Mises应力分布。(3)在植骨不吸收的模型中选取双侧第一前磨牙牙颈部节点、双侧尖牙根尖水平处节点施加10N(相当于1kg重力)的牵引力,方向向前与牙合平面平行,分别模拟IA和RED的加载方式,比较上颌前段及面部结构的位移变化和植骨区von Mises应力分布。结果:(1)建立了含有上颌前段截骨和牙槽突裂植骨的人单侧完全性唇腭裂颅上颌复合体三维有限元模型,可用于生物力学分析。(2)位移结果显示:植骨不吸收时健患侧矢状前移和上颌前段逆时针旋转运动对称性、牙弓形态横向稳定性、植骨区两端高度一致性最佳,其次为植骨吸收上1/3、上2/3、下1/3,以植骨吸收下2/3时最差。应力结果显示:植骨不吸收时植骨区von Mises应力最小,其次为植骨吸收上1/3、下1/3、上2/3,以植骨吸收下2/3时最大。(3)位移结果:矢状向上,IA模型中根尖基骨标志点前移量均小于切端/牙尖标志点前移量;RED模型中,根尖基骨标志点明显前移而切端/牙尖标志点仅有轻微前移。RED模型中面部前移范围和前移程度均大于IA模型。横向上,上颌前段在IA模型及RED模型中以扩展为主。垂直向上,IA模型中上颌前段各标志点均发生明显上移,上移量由前到后逐渐递减;RED模型中,牙弓前段、中段分别出现轻微下移、上移。应力结果:植骨区在IA模型及RED模型中均发生应力集中。RED模型中植骨区von Mises应力大于IA。结论:(1)以IA作为牵引器进行AMSD,当植骨吸收部位越接近下方、吸收量越多时健患侧不对称前移和旋转、牙弓变形、植骨区台阶、植骨区应力集中现象越明显。(2)IA使上颌前段前移的同时伴明显逆时针旋转,引起面中部结构前移较为有限,适用于中度上颌矢状向发育不足、前部垂直向发育基本正常、侧貌可接受者。(3)RED使上颌前段发生伴少量顺时针旋转的整体前移及横向扩展,引起面部结构更大范围、更大程度的前移,说明RED更适用于重度上颌矢状向发育不足、上牙弓狭窄、上颌前部垂直向发育不足、明显面中部凹陷畸形亟需改善者。