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恒牙早期前牙反 患者颅颌面
硬组织形态特征的二维有限元法研究
摘要 目的:探讨恒牙早期前牙反 患者的颅颌面硬组织形态特征。方法:采用专门建立的颅颌面形态有限元分析系统,对80例恒牙早期前牙反患者的颅颌面硬组织形态特征进行二维分析。结果:反组患者各单元的大小变化均小于形状变化。男女反组后颅底均有异常,后颅底均有一定程度的逆时针旋转;男女反组上面部及上颌骨发育不足;男女反组下颌骨中,以颏前上部大小变化和形状变化最大,各单元均有不同程度的逆时针旋转。结论:骨单元形状的异常变化和不利的旋转方式是前牙反颅颌面形态的重要特征,也可能是反形成的重要原因。
对于颅颌面形态特征的研究,长期以来主要是用X线头影测量法(RCM),但RCM本身有明显的局限性。有限元法(finite element method,FEM)用于X线头影测量分析,可以定量地分析并以图形直观显示颅颌面形态的变化。FEM是将颅颌面硬组织离散成许多小单元,通过分析每个单元的应变、大小和形状等生物力学变化来反映整个颅颌面结构的变化,其结果恒定,与坐标系、固定点和基准平面的选择无关,克服了RCM的一些理论和方法学上的局限性。恒牙早期前牙反是一种常见的错畸形,对口腔功能及颜面美观有较严重的影响。分析其颅颌面形态特征,对探讨其病因机制、制定矫治方案有重要的意义。已有很多学者用RCM进行了这方面的研究［1～5］,而用FEM进行研究的则很少［6］。
1 材料和方法
1.1 研究对象
随机选择80例恒牙早期(IVA期)前牙反患者的X线头颅侧位定位片,其中男35例,年龄11～16岁,平均年龄14.6岁;女45例,年龄11～16岁,平均年龄14.04岁。所有患者在牙尖交错位时至少4个上前牙反,磨牙关系不计。唇腭裂反除外,既往无拔除恒牙史,无正畸治疗史。选择IVA牙龄期70例正常X线头颅侧位定位片［7］为对照组,其中男32例,年龄11～16岁,平均年龄14.08岁,女38例,年龄11～16岁,平均年龄14.10岁。经统计学检验,两组男、女间年龄均无显著性差异。
1.2 研究方法
所有的X线头颅定位片均由笔者一人在一段时间内集中描绘在硫酸纸上,并用专门建立的颅颌面形态有限元分析系统完成节点的输入。
1.2.1 节点的确定 本研究共设定19个硬组织节点(图1)。
图1 X线头颅侧位定位片硬组织二维节点
1 UIC(上中切牙牙槽嵴点);2 ANS(前鼻嵴点);3 SNS(上鼻嵴点);4 Rh(鼻骨尖点);5 N(鼻根点);6 S(蝶鞍点);7 Pt(翼突点);8 Ba(颅底点);9 Ar(关节点);10 Ara(关节前点);11 Co(髁突顶点);12 GO(下颌角点);13 Me(颏下点);14 Gn(颏顶点);15 Pg(颏前点);16 Id(下齿槽缘点);17 PNS(后鼻嵴点);18 J点;19 Rgn(下颌联合外形最后点)
1.2.2 单元划分 本研究将X线头颅侧位定位片硬组织划分成14个三角形单元(图2)。
图2 X线头颅侧位定位片硬组织单元划分
(1～14为单元编号)
1.2.3 计算参数 本研究计算的参数有①最大主应变(Emax);②最小主应变(Emin);③面积率(AR);④单元的相对旋转(RRT);⑤单元大小变化(size);⑥单元形状变化(shape)。
2 结 果
本组数据经有限元分析结果见表1。
表1 80例恒牙早期前牙反患者颅颌面硬组织有限元分析结果
| 单元号 |
Emax |
Emin |
AR |
RRT |
size |
shape |
| 男 |
女 |
男 |
女 |
男 |
女 |
男 |
女 |
男 |
女 |
男 |
女 |
| 颅底部 |
| 5 |
0.15 |
0.04** |
-0.08 |
-0.10 |
1.03 |
0.93* |
0.00 |
0.00 |
0.03 |
-0.03* |
0.12 |
0.07** |
| 6 |
0.09 |
0.06 |
-0.13 |
-0.10 |
0.92 |
0.94 |
1.64 |
2.40 |
-0.02 |
-0.02 |
0.11 |
0.08* |
| 上面部 |
| 3 |
0.17 |
0.26 |
-0.09 |
-0.09 |
1.04 |
1.09 |
-0.79 |
-0.36 |
0.04 |
0.08 |
0.13 |
0.17 |
| 4 |
0.06 |
0.05 |
-0.06 |
-0.06 |
0.99 |
0.99 |
2.19 |
-1.29* |
-0.00 |
-0.00 |
0.06 |
0.06 |
| 腭 骨 |
| 1 |
0.01 |
0.03 |
-0.14 |
-0.12 |
0.86 |
0.89 |
0.16 |
1.19 |
-0.06 |
-0.05 |
0.07 |
0.08 |
| 2 |
0.05 |
0.13 |
-0.18 |
-0.15 |
0.83 |
0.93* |
1.35 |
2.73 |
-0.06 |
-0.01* |
0.12 |
0.14 |
| 下颌骨 |
| 7 |
0.03 |
0.05 |
-0.19 |
-0.15 |
0.80 |
0.87 |
5.25 |
5.05 |
-0.08 |
-0.05 |
0.11 |
0.10 |
| 8 |
0.05 |
0.06 |
-0.11 |
-0.10 |
0.93 |
0.94 |
4.12 |
2.97 |
-0.03 |
-0.02 |
0.08 |
0.08 |
| 9 |
0.03 |
0.04 |
-0.11 |
-0.11 |
0.90 |
0.91 |
5.96 |
1.70** |
-0.04 |
-0.04 |
0.07 |
0.07 |
| 10 |
0.09 |
0.10 |
-0.11 |
-0.11 |
0.95 |
0.96 |
8.10 |
3.68* |
-0.01 |
-0.01 |
0.10 |
0.11 |
| 11 |
0.16 |
0.30* |
-0.14 |
-0.14 |
0.95 |
1.06 |
-0.45 |
-4.97 |
0.01 |
0.08 |
0.15 |
0.22* |
| 12 |
0.03 |
0.08* |
-0.15 |
-0.17 |
0.85 |
0.87 |
4.79 |
0.54 |
-0.06 |
-0.04 |
0.09 |
0.13* |
| 13 |
0.45 |
0.51 |
-0.17 |
-0.16 |
1.09 |
1.14 |
4.06 |
2.74 |
0.14 |
0.18 |
0.31 |
0.33 |
| 14 |
0.08 |
0.08 |
-0.08 |
-0.13 |
0.98 |
0.92 |
1.61 |
1.61 |
-0.00 |
-0.03 |
0.08 |
0.10 |
责任编辑：姚红祥 |