三维有限元分析法在口腔正畸学中的应用

有限元法在正畸学领域的应用始于20世纪80年代，早期为二维有限元分析，现多进行三维有限元分析。目前生物力学在正畸学中重点研究的是探讨矫治力传递所致应力分布和规律以探索矫治机制。三维有限元法作为一种有效的手段，可以逼真地建立三维牙体组织模型，并赋予其生物力学材料特性，使生物力学成为口腔正畸学的重要理论与临床技术基础。在临床操作时，为实现确定的矫治目标而施加正确的矫治力提供参考。

1983年，三维有限元法被首次用于分析不同正畸力作用下，牙周组织初始反应阶段的应力分布。Jeon[35]在1999年应用三维有限元法模拟当正畸力作用于上颌第一磨牙时，M/F对牙周膜应力分布的影响，并确定了牙整体移动时的M/F。结果显示牙周组织对所施加的正畸力的改变很敏感。当给牙齿施加一个单纯的远中向力时，牙齿倾斜移动并伴有转动，远中颊根的颈部应力集中。当给牙齿增加一个抗倾斜力矩（M/F=9）和一个抗旋转力矩（M/F=5）时，牙周膜远中面产生均匀分布的压应力，牙齿整体移动。研究者还观察到磨牙的应力集中区位于根分叉处的牙根表面，这与前牙的应力集中区位于根尖处有区别。提示当正畸牙移动时，磨牙相对于前牙更不易发生根吸收现象。有学者[36，37]对上颌快速扩弓的生物力学变化、Herbst矫治器矫治机理及应用双合垫矫治器后面部软组织改变等进行了探讨，为临床矫治器的制作与选择提供了重要依据。Shaw[38]给正常的人类上颌中切牙建立三维有限元模型，分析不同类型的牙移动时根尖所产生的应力情况，发现随着根尖区牙骨质的厚度增加，根尖区的应力也相应增大。国内学者近年来也建立了不同牙齿牙周支持高度正常的包括牙、牙周膜和牙槽骨的三维有限元模型，计算出了它们的阻抗中心和不同力系统下的转动中心，进一步分析了不同移动方式下的牙周应力分布情况，从而为临床施加矫治力提供了参考。李志华等[39]通过螺旋CT扫描的方法建立上颌第一磨牙的三维有限元模型。使用4种不同负荷方式对模型进行加载，计算上颌第一磨牙远中移动的最佳荷载方式，得出的结果是：上颌第一磨牙远中移动时在上颌第一磨牙颊面中心附近施加远中力并结合抗衡力矩（MtPF=10，MrPF=6）可以在牙周膜的远中面获得平均分布的低压应力，它能使牙齿倾向于整体移动。(https://www.daowen.com)