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题目：基于有限元仿真的上颌中切牙内收正畸方案评估

[摘要]: 该综述介绍了有限元法应用于口腔正畸生物力学的背景，描述了本次毕业设计课题具有的目的和意义，阐述了国内与国外有限元分析法应用在口腔正畸学中的一些研究以及部分学者在研究中得出的结论，主要包括矫治时的正畸力在牙周膜上产生的应力分布和牙齿的扭转移动的关系，并通过这些文献对该方法所具有的一些局限性进行总结，也对将来有限元法以及口腔医学生物力学做出一定的展望。

关键词：生物力学，口腔正畸学，有限元法，上颌中切牙，内收

1. 前言

在口腔正畸治疗中，上颌前牙的内收是治疗的一个关键阶段，在这一时期需要对上颌前牙的位置及轴倾度进行调整，以获得矫治后最佳的唇齿关系和侧貌。自20世纪80年代以来，我国一批力学、物理学、医学以及生物学工作者加入到生物力学研究行列中，建立了我国的生物力学基地和研究团队。生物力学已成为口腔正畸学的重要理论与临床技术基础^[1]。与此同时，自计算机问世以来，计算机技术便处于飞速发展的状态，越来越多与计算机相关的如人工智能这般的新兴学科得以建立。其中有限元法(finite element method，FEM)被广泛应用于结构力学、机械力学、材料力学、生物力学等领域。对于一些医学上临床以及实验方法难以实现的研究，基于计算机有限元建模的仿真分析，能够为临床提供一定的理论指导。因此该方法在口腔正畸学中得到了广泛运用。1973年Threshe RW. ^[2]首先在口腔医学领域中使用了有限元法，此外国外学者Muraki^[3]于2003年也将三维建模有限元分析的方法用于口腔医学当中。现如今，上下颌骨、牙及牙周组织等组织结构的研究成为世界诸多学者的重要研究内容。

在牙齿内收过程中，牙齿的移动方式非常重要，而正畸矫治力通过矫治器在牙周膜上产生的应力与应变大小及其分布是导致正畸牙移动的直接影响因素。因此，分析矫治弓丝下牙周膜的应力分布情况对于临床具有一定的指导意义。本课题拟以上颌中切牙内收的正畸过程为研究对象，对牙齿内收正畸过程进行仿真，为口腔正畸的临床提供一定指导。

1. 国内外研究概况

2.1有限元法在口腔正畸学中的应用

有限元法最早在1956年由Turner^[4]应用于航空工业领域。在口腔医学领域国外1977年Yettramm^[5]首先建立上颌中切牙的二维有限元模型。在1986年Miyasaka^[6]建立了第一个三维颅面复合体有限元模型。后来，MeGuinnes^[7]建立了高精度上颌尖牙有限元模型，计算了各种载荷情况下的应力分布图，并对活动矫治器推簧位置不同时牙周组织的应力分布及牙齿移动情况进行分析，根据分析结果建议活动矫治器推簧的位置尽量位于腭盖前部。

而在国内，口腔生物力学有限元相关的研究也是在不断地进行当中。在2005年，吴丽萍等^[8]进行了含不同种植体的腭部三维有限元模型的建立。2007年，李吉国等^[9]运用Micro-CT技术建立了上颌第一磨牙根管系统的有限元模型，高度仿真了模拟根管充填的过程, 为研究根管充填方法和压力的问题提供可靠的理论基础。2008年米方林等^[10]进行了支抗力作用下上颌第一磨牙牙周膜应力的三维有限元分析，结果表明在临床正畸治疗时，应考虑第一磨牙颊侧是否能提供足够的支抗。而从此以后，又有汤文成、吴斌、严斌等进行了埋伏牙正畸半自动逆向建模及有限元分析^[11]以及基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟^[12]等口腔力学相关的研究，为口腔正畸临床提供了许多指导。此外还有诸如张君^[13]、回记芳等^[14]国内学者也进行了口腔正畸的有限元分析。