目的:建立上颌复合体及螺旋扩弓器的三维有限元模型,分析比较三种上颌快速扩弓方式使牙齿、牙槽骨、腭中缝产生的应力分布、变化趋势和横向位移等,更深入地探讨上颌快速扩弓过程中生物力学方面的问题,为正畸临床医师对快速扩弓器的选择与使用提供理论依据。方法:使用CBCT对1名志愿者进行头颅扫描取得图像数据,通过Mimics、Geomagic Studio、ANSYS Workbench软件,建立形态相似度高、临床特性相似的上颌复合体三维有限元模型,配合建立Hyrax扩弓器、Haas扩弓器及种植体支抗辅助上颌快速扩弓器(MARPE)三种螺旋扩弓器的有限元模型。装配并对扩弓器加载0.5mm的横向强制位移,观察分析第一前磨牙、第一磨牙产生的横向位移、总位移及Von-mises等效应力;腭中缝的横向宽度增加及最大主应力改变;上颌骨的横向形变、最大主应力、Von-mises等效应力及整体变化趋势;种植体支抗的Von-mises等效应力。结果:三种扩弓方式都有打开腭中缝,扩大上颌骨的作用,也都会使支抗牙产生一定颊倾。其中Hyrax扩弓器扩弓效果较差,牙齿颊倾明显,上颌骨呈楔形打开,有发生顺时针旋转的趋势;Haas扩弓器扩弓效果稍好,应力分布较均匀,上颌骨出现向前为主的变化趋势;MARPE带来的牙齿横向位移最为显著,腭中缝的扩展及应力最大值出现在中段,应变最为显著,上颌骨呈逆时针旋转的趋势。MARPE中的最大应力位于种植体与扩弓螺旋连接区域,相邻骨组织同样应力很大,向周围扩散并逐渐减小。结论:三种上颌快速扩弓方式的扩弓效果有显著差异,MARPE带来的牙性和骨性的横向改变最为显著,Haas扩弓器相较于Hyrax扩弓器有一定优势。