颌间牵引对颞下颌关节应力分布及位移影响的三维有限元研究

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目的:通过建立完整的包含颞下颌关节-上下颌骨-牙列-MBT直丝弓矫治器的颅颌面三维有限元模型,模拟临床中Ⅱ类颌间牵引、Ⅲ类颌间牵引的实际应用方向,分别加载6种不同的牵引力值,对组成的12种工况下颞下颌关节的应力分布和位移变化进行分析,为临床选择合理的颌间牵引力值提供参考.  方法:选取一名健康的成年女性志愿者作为样本,进行CBCT扫描,获得原始的dicom建模数据,导入MIMICS17.0中,通过定义方位、编辑二维蒙版、三维重建等处理进行牙齿、上下颌骨及关节的三维重建,并导入Geomagic Stutio12.0中进行逆向处理,使用Siemens NX8.5建立矫治器和弓丝模型,并装配到牙齿上,进行相应的布尔运算,得到完整的三维模型,然后导入Ansys Workbench16.1中,赋予牙齿、颌骨、关节、矫治器及弓丝的材料属性,施加边界条件,载荷50g、100g、150g、200g、250g、300g力值,求解计算并处理,得出髁突及关节盘的应力分布情况及位移变化趋势.  结果:1、建立了完整的包含颞下颌关节-上下颌骨-牙列-MBT直丝弓矫治器的三维有限元模型,该模型结构完整,网格划分合理,具有较高的力学相似性,可以根据需要,提取其中的某些部分进行进一步的研究,对于颌间牵引过程中引起的颞下颌关节内部的生物力学改变的研究提供了良好的基础.2、Ⅱ类颌间牵引时,应力方面,髁突前斜面所受第一主应力为压应力,后斜面主要受拉应力,髁突前斜面近髁突颈部的外侧面为应力集中区域;关节盘的前缘偏外侧由于受到髁突的挤压,产生应力集中;位移方面,髁突向前向下移动,最大位移处位于髁突后斜面的内侧;关节盘的位移趋势与髁突一致;Ⅲ类颌间牵引时,髁突前斜面主要受拉应力,后斜面的第一主应力为压应力,最大等效应力位于髁突前斜面与髁突颈部交界处的外侧区;髁突向后向上移动,关节盘与髁突的移动方向一致.  结论:Ⅱ类、Ⅲ类颌间牵引时,在50g~300g载荷力范围内,加载力值越大,髁突和关节盘所受的应力和位移也越大.
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