3.3 下颌逐步前伸对OSAHS患者关节盘位移变化及表面应力分布变化

图16 模型验证图
对已建立的三维有限元模型行模型前牙区加载下颌前伸分别为:2.20、4.40、6.60、7.48、7.70、8.25、8.80、11.00 mm。发现关节盘位移和关节盘表面所受应力均发生改变,由于需要观察关节盘在三维方向的变化,故选取X轴、Y轴和Z轴进行观察。建立三维坐标以从左到右为X轴正向,矢状面指向牙弓方向为Y轴负向,垂直面指向颈椎方向为Z轴正向,具体加载结果如下:
加载下颌前伸2.20 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右后外侧最大,为0.041 353 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.002 151 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.002 903 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.000 882 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.168 833 MPa。

图17 下颌加载20%2.20 mm时,关节盘表现图
加载下颌前伸4.4 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右后外侧最大,为0.082 706 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.00 4301 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.005 806 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.001 765 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.337667 MPa。

图18 下颌加载40%4.40 mm时,关节盘表现图
加载下颌前伸6.6 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右前外侧最大,为0.124 059 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.006 452 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.008 708 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.002 647 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.5065 MPa。
加载下颌前伸7.48 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右前外侧最大,为0.140 600 mm;在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.007 312 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.009 87 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.003 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.574 034 MPa。

图19 下颌加载60%6.60 mm时,关节盘表现图

图20 下颌加载68%7.48 mm时,关节盘表现图(https://www.daowen.com)
加载下颌前伸7.7 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右后外侧最大,为0.144 736 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.007 527 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.010 6 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.003 088 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.590 917 MPa。

图21 下颌加载70%7.7 mm时,关节盘表现图

图22 下颌加载75%8.25 mm时,关节盘表现图
加载下颌前伸8.25 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右后外侧最大,为0.155 074 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.008 065 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.010 885 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.003 309 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.633 125 MPa。
加载下颌前伸8.8 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右前外侧最大,为0.165 472 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.008 062 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.011 611 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.003 53 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.675 334 MPa。

图23 下颌加载80%8.8 mm时,关节盘表现图
加载下颌前伸11.00 mm时,其两侧由于解剖因素,稍不对称,左侧关节盘整体移动较均匀。现以右侧关节盘为例,关节盘整体位移在关节盘右前外侧最大,为0.2067 65 mm,在X轴方向上,关节盘右外侧沿X轴正向移动,左内侧沿X轴负向移动,关节盘被压缩,最大位移为0.010 753 mm,X轴正向移动;在Y轴方向上,关节盘左内侧沿Y轴负向移动,右外侧沿Y轴正向移动,关节盘发生旋转,最大位移为0.014 514 mm,Y轴负向移动;在Z轴方向上,关节盘左内侧沿Z轴正向移动,右外侧沿Z轴负向移动,最大位移为0.004 412 mm,Z轴正向移动;关节盘的平均应力为0.844 167 MPa。

图24 下颌加载100%11 mm时,关节盘表现图
综上结果显示,随下颌前伸加载量增大,关节盘向前向下移动,且这种趋势随下颌前伸增加而增加;X轴方向上,关节盘右外侧沿正向移动左内侧沿负向移动,关节盘被压缩;Y轴方向上,关节盘左内侧沿负向移动右外侧沿正向移动,关节盘发生旋转;在Z轴方向上,节盘左内侧沿正向移动右外侧沿负向移动,关节盘受到拉伸;整个加载过程中,关节盘应力分布基本除去4.4 mm和11.00 mm这两个位点差距较大外,其他位点应力变化较为平均,在11.00 mm时达到最大。
运用SPSS 17.0软件,对下颌前伸加载量与相应位置的关节盘整体位移进行统计学分析,选用线性回归。设定实验中下颌前伸量为自变量x,与之相对应的关节盘整体位移为应变量y。统计结果中,相关系数r2=0.999 92,回归验证F=41 016.630,P=0.000<0.05,回归系数β=0.018 85。得出下颌前伸与关节盘整体位移的回归系数方程为y=0.018 85x-0.000 56,如图25。下颌前伸加载量与关节盘整体位移间的相关系数达到0.999 92,可见两者相关性极高。