正頜手術(shù)對(duì)骨性下頜后縮顳下頜關(guān)節(jié)生物力學(xué)影響的三維有限元研究.pdf

1、目的：骨性下頜后縮主要表現(xiàn)為Ⅱ類骨性錯(cuò)牙合，影響著患者口腔頜面部的功能和容貌。成年患者常需通過(guò)正畸—正頜聯(lián)合治療以獲得個(gè)體最佳的咬合狀態(tài)與協(xié)調(diào)的頜面部軟組織輪廓。大量研究表明正頜手術(shù)與顳下頜關(guān)節(jié)(temporomandibular joint,TMJ)關(guān)系密切，正頜手術(shù)對(duì)TMJ健康的影響一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的問(wèn)題，但至今仍未形成統(tǒng)一的結(jié)論。有限元法(finite element method,FEM)因具有直接實(shí)驗(yàn)分析無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)而在口腔

2、生物力學(xué)的研究中得到了大量應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)利用三維建模軟件與有限元分析軟件建立骨性下頜后縮正頜手術(shù)前后 TMJ與下頜及其咀嚼肌系統(tǒng)的有限元(finite element,FE)模型，利用有限元法基本明確正頜手術(shù)對(duì)TMJ生物力學(xué)的遠(yuǎn)期影響。
　　方法：選取1例全口牙正畸去代償完成時(shí)且已診斷明確的單純骨性下頜后縮的健康成年男性患者，其頭顱經(jīng)16層X(jué)射線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置掃描獲得頜面部CT平掃+三維重建的DICOM格式數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用

3、Mimics、Geomagic Studio、Unigraphics NX，去除模型中除下頜骨及其上面的牙齒、雙側(cè)關(guān)節(jié)窩、顳骨以外的圖像，并將模型從正中矢狀剖開(kāi)，取一側(cè)(左側(cè))進(jìn)行研究，在該半側(cè)模型各臨床牙根的表面建立0.2mm厚的牙周膜、在髁突頭與關(guān)節(jié)窩表面分別建立0.3、0.5mm厚的軟骨、根據(jù)髁突頭與關(guān)節(jié)窩之間的間隙生成關(guān)節(jié)盤，將模型中的髁突劃分為前斜面、橫嵴、后斜面、髁突頸4個(gè)區(qū)域、將關(guān)節(jié)窩劃分為前、后、中央、內(nèi)側(cè)、外側(cè)5個(gè)區(qū)域

4、，在模型上標(biāo)記出咬肌、顳肌、翼內(nèi)肌、翼外肌的附著區(qū)并確定的肌力方向，將此模型記為術(shù)前模型。在以上軟件中，將術(shù)前模型模擬下頜支矢狀劈開(kāi)前徙術(shù)且取出接骨板、螺釘后骨不連續(xù)區(qū)完全愈合時(shí)的狀態(tài)，下頜前徙距離設(shè)定為臨床常用的4、8、10mm，保持肌肉附著區(qū)不變，原肌力的方向隨肌肉附著區(qū)位置的變化而變化并成為最終的肌力方向，并根據(jù)髁突頭與關(guān)節(jié)窩之間的間隙重新生成新的關(guān)節(jié)盤，其對(duì)應(yīng)的模型分別為術(shù)后模型1、2、3。在Workbench中對(duì)術(shù)前模型與術(shù)后

5、模型1、2、3各結(jié)構(gòu)的接觸類型、界面類型、摩擦系數(shù)進(jìn)行設(shè)定并完成四面體網(wǎng)格劃分，設(shè)置固定約束、部件材料屬性后，按最大咀嚼肌力狀態(tài)設(shè)置咀嚼肌力的大小及其作用于模型的區(qū)域。
　　結(jié)果：
　　1.成功建立了術(shù)前與下頜前徙4、8、10mm且取出接骨板、螺釘后不連續(xù)區(qū)完全愈合時(shí)的TMJ、下頜及其咀嚼肌系統(tǒng)的FE模型，與真實(shí)的TMJ與下頜具有較好的幾何相似性，網(wǎng)格劃分比較細(xì)致，更能反映其受力時(shí)的真實(shí)狀態(tài)。
　　2.成功獲得骨性下頜

6、后縮正頜術(shù)前與下頜前徙4、8、10mm且取出接骨板、螺釘后不連續(xù)區(qū)已完全愈合時(shí)在最大咀嚼肌力狀態(tài)下TMJ的Von Mises應(yīng)力分布云圖與各結(jié)構(gòu)各區(qū)域的最大Von Mises應(yīng)力值。術(shù)前術(shù)后髁突Von Mises應(yīng)力最大區(qū)均位于髁突頸部后內(nèi)側(cè)，當(dāng)下頜前徙4mm時(shí)，最大Von Mises應(yīng)力最大，為106.26MPa。在髁突頭Von Mises應(yīng)力最大區(qū)位于前斜面與頸部交界的外側(cè)，當(dāng)下頜前徙8mm時(shí)，其最大Von Mises應(yīng)力最大，為2

7、1.898MPa。正頜手術(shù)前后關(guān)節(jié)窩最大Von Mises應(yīng)力均位于前區(qū)，當(dāng)下頜前徙10mm時(shí)，最大Von Mises應(yīng)力最大，為15.729MPa。隨著下頜前徙距離的增加，關(guān)節(jié)窩后區(qū)與外側(cè)區(qū)Von Mises應(yīng)力有明顯的增加。在下頜前徙過(guò)程中，橫嵴、髁突后斜面、關(guān)節(jié)窩中央?yún)^(qū)最大Von Mises應(yīng)力變化幅度較小。關(guān)節(jié)窩內(nèi)側(cè)區(qū)在下頜前徙從4mm到8mm時(shí)最大Von Mises應(yīng)力增加的幅度較大。下頜前徙距離從8mm到10mm時(shí)，髁突頸部

8、的最大Von Mises應(yīng)力減小幅度較大。髁突總體Von Mises應(yīng)力值明顯大于關(guān)節(jié)窩。
　　結(jié)論：綜合運(yùn)用Mimics、Geomagic Studio、Unigraphics NX、Workbench可建立具有較好幾何與力學(xué)相似性的骨性下頜后縮正頜手術(shù)前后 TMJ與下頜咀嚼肌系統(tǒng)的FE模型。骨性下頜后縮及其正頜術(shù)后髁突頸一直是TMJ應(yīng)力最集中的部位，髁突前斜面均是髁突的主要功能面。在一定范圍內(nèi)，隨著下頜前徙距離的增加，關(guān)節(jié)窩后