“微种植体-直丝化双槽沟托槽”舌侧正畸系统的生物力学研究

Lingual orthodontics(LiO), the highest esthetic orthodontic technique, has developed rapidly in recent years. However, there are many clinical and biomechanical differences between LiO and Labial orthodontics, especially anterior torque control during the movement of retraction lingual technique. Duet lingual orthodontic bracket is nowadays a new lingual orthodontic system. Recently, with the development and application of microimplant in the LiO, an biomechanical characteristic study of microimplant-duet lingual orthodontic system has become more urgent. However, biomechanical analyses have not been thoroughly reported for the force system of duet lingual orthodontic bracket combining microimplant in en-masse retraction with sliding mechanics. Therefore, in this study, first of all, a 3-dimensional (3D) finite element method (FEM) is developed from sequential computed tomography (CT) scan images and the original model tomography scanning by using Mimics , imageware and ABAQUS software. This FEM model comprised of the dento- maxillary of upper section，the microimplant and the matching duet lingual orthodontic bracket was used to analyze the anterior tooth movements instant biomechanical effects by nonlinear finite element method. Sencondly, a preliminary optimum conclusion will be obtained by heat induction typodont system (HITS) fedback from numerical FEM analysis. Finally, this study combined with the preliminary clinical application effect will achieve the optimized force schemes for “microimplant- duet lingual orthodontics ”， and provide a theoretical basis for lingual orthodontic treatment， in order to effectively improve the clinical effect in lingual orthodontics .......

舌侧正畸是近年来兴起的最具美观性的矫治技术，而舌侧与唇侧正畸在临床及生物力学机制上存在较大差异，尤其在后退关闭间隙阶段的前牙转矩控制。 双槽沟直丝化托槽系统是一种新型舌侧矫治系统。随着微种植体在舌侧正畸中的广泛应用，使微种植体-双槽沟舌侧矫治力系统的研究显得更加迫切。而目前尚缺乏相应的生物力学研究。本研究首先以CT扫描图像和原始模型层析扫描作为原始数据,采用了Mimics、Imageware及ABAQUS等软件相结合的方法建立了包含“上颌牙列、牙槽骨、微种植体及双槽沟舌侧托槽”的三维有限元（FEM）模型,通过有限元非线性计算,研究不同矫治力系下前牙移动的生物力学行为。其次将数值分析结果反馈于电磁导热模拟分析系统（HITS），获得初步的优化结论，最后结合初步的临床应用效果，获得微植体支抗-双槽沟舌侧正畸矫治力系的优化方案，为临床应用提供理论依据，以期有效地提高舌侧正畸临床疗效。

舌侧正畸矫治技术中由于前牙舌面解剖形态的变异 ,较小的槽间距对弓丝刚性的影响以及正畸力点与牙齿阻抗中心的距离较小等特点，使得舌侧矫治关闭间隙时前牙的转矩控制相对传统的颊侧矫治困难。微种植体支抗技术是基于骨结合理论的新型正畸支抗技术，为正畸临床提供了更多的治疗途径。因此迫切需要对舌侧正畸中应用“微种植体-直丝化双槽沟托槽”系统关闭间隙时，前牙转矩的生物力学机制进行相应的研究。该研究1.建立了“微种植体－双槽沟托槽－牙-牙周膜-牙槽骨－颌骨”的模块化、共享型三维有限元模型2、基于三维有限元模型，计及微植体、牙、颌骨的力学特性，设计了腭侧微种植体不同植入部位（距牙槽嵴6mm,8mm,10mm），侧切牙与尖牙间不同牵引钩位置(距弓丝4mm,6mm,8mm)以及不同大小矫治力:舌向牵引力（0.5N,1N,1.5N）及唇侧压低力(0N,0.5N,1N)等参数，研究了不同矫治力系下前牙移动的初始位移及牙周膜及牙根的应力分布特点。 3、将生物力学数值结果反馈于HITS模拟系统，应用CT扫描分析间隙关闭阶段前牙三维移动变化的特点。4、将HITS实验的初步生物力学结论，应用于初步的临床试验，遴选出“微种植体-直丝化双槽沟托槽”在舌侧正畸治疗中的优化应用方案。研究结果提示1）舌侧矫治关闭拔牙间隙过程中，若不配合以唇侧压低力，均表现为前牙的倾斜移动，而在加载回收力的同时配合唇侧压低力可以较好的控制前牙转矩。且最优的舌侧回收力为150g，唇侧压低力为100g。2）微种植体植入部位与牵引钩长度组成的不同牵引力线，需通过调整舌侧回收力及唇侧压低力均可获得类似的转矩控制。3）0.016英寸×0.022英寸不锈钢方丝加前牙段0.016英寸圆丝在相同的力系下较单独使用圆丝或方丝牙周膜及牙根应力分布均匀，牙齿移动冠根差距小，可以更好的控制前牙转矩。研究结果通过建立了的三维有限元模型进行生物力学分析，结合电磁导热模拟分析系统（HITS），获得了微植体支抗-双槽沟舌侧正畸矫治力系的优化方案，为舌侧矫治的临床应用提供理论依据。