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[摘要] 目的:了解Begg细丝弓技术第三期上颌切牙及其支持组织在控根辅弓产 生的舌向转矩力作用下的应力分布和牙体运动趋势。方法:采用三维有限 元法,计算和分析四个水平截面的主应力值和上颌切牙的位移。结果:上 颌中、侧切牙的应力分布基本相同;上颌中、侧切牙及其支持组织的应力分布不均匀,牙根 部受应力最大,牙槽骨次之,牙周膜最小。牙颈部是应力主要集中区;牙体的运 动趋势表现为牙根舌向移动、牙根远中倾斜和牙冠伸长的复合运动趋势。结论:该结果为临床上使用控根辅弓提供了参考。 [关键词] 切牙;支持组织; 正畸牙移动; 有限元法
控根移动是Begg细丝弓技术中非常重要的步骤,在舌向转矩力的作用下,上切牙及其支持组 织的应力分布状况和牙体运动趋势如何,国内外对此的研究甚少。本研究采用 三维有限元方法,探讨在舌向转矩力的作用下,上切牙及支持组织的应力分布状况和牙体运 动趋势,为临床上掌握和使用控根弓提供生物力学依据。
材料和方法
一、上颌中、侧牙及其支持组织的有限元模型的建立。 选用标准形态离体的上颌中 、 侧切牙, 用 “片磨法” 构筑成包括牙齿 、 牙周膜 、 皮质骨、 松质骨的三维有限元模型。牙体的解剖形态参照王惠芸[1]有关牙体测量 数据。牙周膜厚度为 0.2mm。 牙槽骨的形态及尺寸以正常牙给人的上颌骨模型为标准, 四个切牙的切端与Bonwill- Hawlley理想弓形预成图[2]的前端吻合。 牙齿、牙周膜、皮质骨、松质骨的弹性模量和泊松比均选自有关文献(表1 )[3]。 所建三维有限元模型采用8个节点6面体单元,共包括1768个单元,1935个节点。
表1 牙齿、牙周支持组织的弹性模量及泊松比
| 材料 |
弹性模量(kg/mm2) |
泊松比 |
| 牙齿 |
2.07×103 |
0.3 |
| 皮质骨 |
2.37×103 |
0.3 |
| 松质骨 |
8.00×103 |
0.3 |
| 牙周膜 |
7.03 |
0.45 |
二、加载和运算。 本研究选择的舌向控根辅弓的上颌中、 侧切牙曲突长度分别为 7.5mm、6.6mm,每个曲突 产生的转矩力均为45g[4]。在上颌中、侧牙颈部唇面中点,距切端分别为11.5 mm和10.1mm处,均垂直加载45g力。在Pentium586/90微机上,用Super-SAP91有限元程序完 成所有计算过程,获取四个截面(颈缘截面,距根尖2/3截面,距根尖1/3截面,根尖截面) 的主应力值和三个方向(X轴为近、远中向、Y轴为唇舌向、Z轴为 冠根向)的位移。
结 果
一、上颌中、侧切牙牙根、牙周膜及牙槽骨在四个截面的最大、最小主应力值(见表2、3) 。
表2 上颌中切牙牙根、牙周模及牙槽骨的主应力值(g/mm2) |
| 截面 |
牙根 |
牙周膜 |
牙槽骨 |
| 最大 |
最小 |
最大 |
最小 |
最大 |
最小 |
| 颈缘截面 |
18.49 |
-24.46 |
1.53 |
-2.21 |
17. 10 |
-20.54 |
| 根尖2/3截面 |
0.51 |
-0.64 |
0.10 |
-0.12 |
0.48 |
-0.45 |
| 根尖1/3截面 |
0.25 |
-0.19 |
0.08 |
-0.11 |
0.47 |
-0.38 |
| 根尖截面 |
1.06 |
-0.89 |
-0.001 |
-0.008 |
0.45 |
-0.33 |
|
表3 上颌侧切牙牙根、牙周模及牙槽骨的主应力值(g/mm2) |
| 截面 |
牙根 |
牙周膜 |
牙槽骨 |
| 最大 |
最小 |
最大 |
最小 |
最大 |
最小 |
| 颈缘截面 |
18.80 |
-24.60 |
1.67 |
-2.33 |
15. 50 |
-17.59 |
| 根尖2/3截面 |
0.74 |
-0.99 |
0.14 |
-0.10 |
0.66 |
-0.79 |
| 根尖1/3截面 |
0.24 |
-0.24 |
0.13 |
-0.10 |
0.60 |
-0.79 |
| 根尖截面 |
0.77 |
-1.09 |
-0.001 |
-0.008 |
0.54 |
-0.95 |
| 二、上颌中、侧切牙在三个方向的最大、最小位移及部位(见表4、5)。
表4 上颌中切牙的位移和部位 |
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X |
Y |
Z |
| 数值 |
部位 |
数值 |
部位 |
数值 |
部位 |
| 最大 |
1.6×10-6 |
牙颈唇面 |
2.9 ×10-5 |
牙颈唇面 |
3.3×10-6 |
舌面 |
| 最小 |
-1×10-7 |
远中切缘 |
2 .2×10-6 |
切缘 |
-3×10-6 |
托槽龈方 |
责任编辑:姚红祥 |