4.4 下颌前伸对OSAHS上气道舌咽部三维有限元模型的加载分析
以往研究结果已证明，OSAHS的上气道软组织发生病理性位移和坍陷，致使上气道阻塞，下颌前伸矫治器作为治疗OSAHS的一种有效手段，目前多认为其作用机理为：引导下颌前下移位，进而打开上气道，消除或缓解阻塞，改善呼吸通气状况，达到治疗目的。
下颌定位的前伸标准是口腔矫治器治疗OSAHS的研究热点之一，目前对下颌定位研究往往源于临床经验，对下颌定位前伸标准和最佳下颌前移位的争论不断，下颌前伸牵引的量化指标和正常参考范围也理应成为其中指标之一，探讨适宜前伸距离，理想状况下必须选择在一个合适的牵引方向下，使下颌在同一方向不同前伸距离发生移动，继而动态观察上气道软组织应力分布特征和有效节点位移变化。而三维有限元技术为解决此问题提供了一个新的研究方法。通过建立的OSAHS患者的上气道及周围结构的三维有限元模型，并模拟外界作用条件进行加载分析，研究相应因素对模型的影响，具有方便、可靠、精确的特点，能够排除实物试验中各种不确定的干扰因素。
临床上采用口腔矫治器治疗OSAHS患者时，为减轻下颌被动前伸时对牙列、颌骨、颅面和颞下颌关节的负面效应，多提倡使用下颌逐步前伸。本实验通过模拟下颌前伸矫治器使下颌逐步前伸的OSAHS的三维有限元模型的加载，通过下颌逐步前伸，观察上气道舌咽部生物力学改变和形态学变化，证实下颌前伸引发了上气道在三维方向的改变和下颌前伸机制治疗OSAHS的有效性，主要表现为下颌前伸后，咽部肌肉趋于绷紧状态，上气道体积增加并纠正咽部松弛和坍陷。但局部组织结构的位移特点不尽相同。
依据本实验结果，在加载1、2、3、4作用下，横径明显增加，最大增加了0.7 mm；舌咽部矢状径随加载顺序相应减少；气道舌咽会厌尖截面也随着下颌前伸过程呈逐渐增加趋势，最大界面出现在加载4作用下，可能说明相对于矢状径，横径对面的影响作用更为明显。由此可见，通过对三维有限元模型中的下颌骨模型加载下颌前伸2、4、6、8 mm，发现上气道舌咽部平面横径和横截面增加，矢状径减小；加载模型后，应力分布位置未发生明显改变，主应力主要集中于上气道前壁区肌肉牵拉处。但随着前伸距离增加，应力值不断增加，S1主应力从最初的0.33 MPa增至加载4下的1.33 MPa，第三主应力S3也随加载距离递增。(https://www.daowen.com)
随着加载距离递增，舌咽部发生的生物力学改变特征，提示上气道舌咽部形态发生改变，表现为舌咽部横径和横截面增加，气道形态的变化有利于消除OSAHS患者该段狭窄和阻塞，能打开上气道，达到治疗OSAHS的作用。同时在实验过程中发现，随着下颌前伸距离增加，其应力区的应力更为集中，可引起患者的不适，故下颌前伸时初次不宜过大，最好能逐步增加，尽可能在最大减少患者不适感的情况下保证疗效。但对于下颌逐步前伸时所追加距离、最佳舒适位和最佳前伸位是否统一仍需要进一步的临床试验加以分析。
本实验还考察了包含下颌骨、舌骨、肌肉和气道在内的整体应力变化及随着前伸量不同各部分之间引起的应力变化，主要考察了舌骨的变化：随着下颌前伸，舌骨上的应力主要集中在与下颌、气道相连的肌肉处，而且应力大小随前伸量的增加而增大，证实了舌骨随着肌肉的牵拉主要沿前上方移动，因此在设计矫治器时可以考虑舌骨位置变化的趋势以取得较好的效果。
随着下颌前伸量的增加，整体模型的受力都在增加，尤其以下颌骨为甚。由于下颌骨的弹性模量是肌肉和气道组织的数百倍，故承担大部分应力，具有应力遮挡作用，由结果可以看出：当前伸量超过6 mm以上时应力遮挡严重，提示在设计矫治器时应避免前伸量过大。同时下颌骨前伸时，其上的应力线与垂直加载作用下的应力线有了较明显的变化：喙突后侧沿乙状切迹至髁状突颈部的应力明显增加，而下颌体部至下颌角的应力分布明显降低，提示在设计矫治器时要考虑到颞下颌关节的受力，确定适当的前伸量。