本研究在建立上颌第一磨牙非线性三维有限元模型的基础上,研究了压低过程中不同时间阶段上颌第一磨牙牙根、牙周膜及牙槽骨的应力应变情况;并研究不同牙周支持组织高度、不同骨质密度对应力应变的影响,以期对临床有一定的指导作用。目的:1建立上颌第一磨牙及其牙周支持组织非线性三维有限元模型;2研究压低上颌第一磨牙过程中不同时间阶段牙根、牙周膜及牙槽骨的应力应变情况;3研究压低上颌第一磨牙时,不同骨质密度对牙根、牙周膜及牙槽骨应力应变的影响;4研究压低上颌第一磨牙时,不同牙周支持组织高度对牙根、牙周膜及牙槽骨应力应变的影响。方法:1运用3DSS对上颌第一磨牙标准模型进行扫描;使用逆向工程软件Geomagic Studio 8和有限元分析软件ANSYS10.0建立上颌第一磨牙非线性三维有限元模型;2根据链状皮圈在口内的衰减情况,模拟压低上颌第一磨牙过程中的不同时间阶段,对牙根、牙周膜及牙槽骨的应力应变进行计算;3按照不同骨质密度下的弹性模量对牙槽骨进行设定,对牙根、牙周膜及牙槽骨的应力应变进行计算;4建立不同牙周支持组织高度的上颌第一磨牙有限元模型,对牙根、牙周膜及牙槽骨应力应变进行计算。结果:1建立了包含上颌第一磨牙、牙周膜、硬骨板、松质骨及密质骨的非线性三维有限元模型,共96 875个10节点四面体单元,132 838个节点:上颌第一磨牙40 415个单元,58 605个节点;牙周膜10 258个单元,20 602个节点;硬骨板12 202个单元,24 413个节点;皮质骨4 132个单元,8 053个节点;松质骨29 868个单元,44 977个节点;2牙根、牙周膜及牙槽骨在压低过程不同时间阶段的应力应变集中部位基本相同。牙根的应力应变集中区主要为根分叉及各根的根中部分;牙周膜应力应变集中区主要为牙周膜的根尖及牙颈部周围;牙槽骨应力应变集中区主要为牙槽窝的根分叉及根尖部位。随加载时间的递增,最大等效应力与最大等效应变递减;3不同牙槽骨骨质密度对牙根及牙周膜的应力应变集中部位及大小基本没有影响,对牙槽骨的应力应变集中部位也基本没有影响;而对牙槽骨的应力应变大小影响较大,随着牙槽骨骨质密度的降低,牙槽骨的最大等效应力与最大等效应变递增;4随着牙周支持组织高度的降低,最大等效应力应变递增。随着牙周支持组织高度的降低及根分叉的暴露,牙根根分叉区应力应变逐渐减小,直到应力应变集中部位仅位于各根中部;牙周膜的应力应变集中部位始终在牙周膜的根尖及牙颈部周围,并逐渐增大;牙槽骨根分叉区应力应变先增大,随着根分叉的暴露,转而减小,最终使应力应变主要集中于牙槽窝的根尖部位。结论:1 3DSS结合逆向工程技术建立上颌第一磨牙非线性三维有限元模型切实可行,模型几何相似性好,并且结构完整,网格质量较好,可以满足各种正畸加载的需要;2牙周膜在压低上颌第一磨牙过程中起到了很好的缓冲作用,但由于其应变较大,要注意控制初始力值,防止损伤牙周膜。并且,由于牙根的等效应力主要集中于根分叉及根中部位,所以根尖在压低过程中不会产生明显的吸收,提示我们最好采用三维测量技术研究磨牙压低的疗效及预后;3随着牙槽骨骨质密度的降低,牙槽骨的最大等效应力与最大等效应变递增。所以在对骨质密度较低(骨质疏松)的患者进行上颌第一磨牙压低时,最好适当减小初始加载的力值,既保护支抗的稳定性,又有利于磨牙生理性的压低移动;4牙根、牙周膜及牙槽骨的应力应变随牙周支持组织高度的降低而增加,并变得过于集中,更易造成组织损伤。笔者认为,当牙周支持组织高度降低到9mm时(根分叉刚要开始暴露),进行压低时即要慎重;当牙周支持组织高度降低到7mm时(根分叉完全暴露),则为压低上颌第一磨牙的禁忌证之一。