唇腭裂上頜骨三維有限元模型的構(gòu)建及上頜前牽引生物力學(xué)分析.pdf

1、唇腭裂是口腔頜面部最常見的先天發(fā)育畸形，由于手術(shù)修復(fù)的創(chuàng)傷和術(shù)后瘢痕收縮及異常的牙合功能等原因，導(dǎo)致上頜骨發(fā)育障礙，給患者帶來容貌的缺陷和功能障礙。這類患者臨床上正畸治療多早期采用前方牽引，誘導(dǎo)上頜骨向前發(fā)育。目前從生物力學(xué)角度對其進(jìn)行細(xì)致和全面的研究很少。本研究從建立唇腭裂上頜骨有限元模型開始，探索出一條快速建模的方法，建立理想的唇腭裂上頜骨三維有限元模型，并利用該模型探討不同方向的前牽引力，模擬修復(fù)上頜骨裂隙，模擬上頜擴(kuò)弓治療，探討

2、上頜骨的應(yīng)力、應(yīng)變和位移變化規(guī)律。為臨床上正畸治療該類患者提供科學(xué)的理論依據(jù)。 本研究分兩部分： 第一部分：利用螺旋CT技術(shù)建立單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨三維有限元模型 目的：探索快速建立單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨三維有限元模型的方法。 方法：對單側(cè)完全性唇腭裂患者顱頜面部進(jìn)行多層螺旋CT掃描，利用Mimics軟件直接將CT掃描樣本得到的Dicom標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行處理，并導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic Studio

3、構(gòu)建模型的表面，在此基礎(chǔ)上用Ansys軟件建立完整的單側(cè)唇腭裂上頜骨三維有限元模型。 結(jié)果：建立了由27405個實體單元和26876個節(jié)點(diǎn)組成的單側(cè)完全性唇腭裂上頜骨有限元模型。 結(jié)論：應(yīng)用螺旋CT技術(shù)和聯(lián)合使用Mimics軟件、Geomagic Studio軟件對模型進(jìn)行構(gòu)建，并結(jié)合Ansys軟件生成三維有限元計算模型，是一種快速有效的建立單側(cè)完全性唇腭裂有限元模型的方法。 第二部分：上頜前牽引生物力學(xué)分析

4、 目的：探討不同方向的前牽引力，模擬修復(fù)上頜骨裂隙，模擬上頜擴(kuò)弓對上頜骨的應(yīng)力、應(yīng)變和位移變化的影響規(guī)律，為臨床上唇腭裂患者的正畸治療提供科學(xué)的理論依據(jù)。 方法：在自主探索建立的唇腭裂上頜骨三維有限元模型的基礎(chǔ)上，利用ANSYS 10.0軟件模擬上頜前牽引，模擬上頜擴(kuò)弓，模擬修復(fù)上頜骨裂隙，分析比較在相同力值，不同牽引方向前牽引力作用下上頜骨的應(yīng)力、位移變化。 結(jié)果： 1.前牽引力為500g/側(cè)，前牽引方向向

5、前下20°～45°之間時。上頜牙弓形狀發(fā)生內(nèi)縮變化。內(nèi)縮變化程度與前牽引方向有明顯的相關(guān)性，前牽引方向與功能牙合平面夾角越小，牙弓內(nèi)縮越明顯，區(qū)域越大，牽引方向與牙合平面夾角越大，內(nèi)縮程度越輕，區(qū)域越小。 2.模擬上頜擴(kuò)弓治療，前牽引力為500g/側(cè)，前牽引方向向前下30°時，健側(cè)和患側(cè)牙弓內(nèi)縮變化不明顯。 3.前牽引力為500g/側(cè)，前牽引方向向前下30°時，未修復(fù)裂隙的上頜骨裂隙有擴(kuò)大化的趨勢，模擬修復(fù)后顱面復(fù)合體的

6、第一主應(yīng)力和馮米塞斯應(yīng)力除加力點(diǎn)有些局部增大外，其余地方應(yīng)力分布比較均勻。 結(jié)論： 1.在前牽引力的作用下，上頜牙弓發(fā)生內(nèi)縮，內(nèi)縮的區(qū)域大小與明顯程度與前牽引力的方向有明顯的相關(guān)性； 2.牽引力方向與牙合平面的夾角越小，內(nèi)縮越明顯，區(qū)域越大；牽引力方向與牙合平面的夾角越大，內(nèi)縮程度越輕，區(qū)域越??；上頜擴(kuò)弓可使前牽引治療后引起的上頜牙弓縮窄現(xiàn)象得到很好的改善； 3.唇腭裂患者在進(jìn)行前牽引治療時應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用上頜