正頜手術對骨性下頜后縮顳下頜關節(jié)生物力學影響的三維有限元研究.pdf

1、目的：骨性下頜后縮主要表現(xiàn)為Ⅱ類骨性錯牙合，影響著患者口腔頜面部的功能和容貌。成年患者常需通過正畸—正頜聯(lián)合治療以獲得個體最佳的咬合狀態(tài)與協(xié)調的頜面部軟組織輪廓。大量研究表明正頜手術與顳下頜關節(jié)(temporomandibular joint,TMJ)關系密切，正頜手術對TMJ健康的影響一直是學術界關注的問題，但至今仍未形成統(tǒng)一的結論。有限元法(finite element method,FEM)因具有直接實驗分析無法比擬的優(yōu)勢而在口腔

2、生物力學的研究中得到了大量應用。本實驗通過利用三維建模軟件與有限元分析軟件建立骨性下頜后縮正頜手術前后 TMJ與下頜及其咀嚼肌系統(tǒng)的有限元(finite element,FE)模型，利用有限元法基本明確正頜手術對TMJ生物力學的遠期影響。
　　方法：選取1例全口牙正畸去代償完成時且已診斷明確的單純骨性下頜后縮的健康成年男性患者，其頭顱經(jīng)16層X射線電子計算機斷層掃描裝置掃描獲得頜面部CT平掃+三維重建的DICOM格式數(shù)據(jù)，綜合運用

3、Mimics、Geomagic Studio、Unigraphics NX，去除模型中除下頜骨及其上面的牙齒、雙側關節(jié)窩、顳骨以外的圖像，并將模型從正中矢狀剖開，取一側(左側)進行研究，在該半側模型各臨床牙根的表面建立0.2mm厚的牙周膜、在髁突頭與關節(jié)窩表面分別建立0.3、0.5mm厚的軟骨、根據(jù)髁突頭與關節(jié)窩之間的間隙生成關節(jié)盤，將模型中的髁突劃分為前斜面、橫嵴、后斜面、髁突頸4個區(qū)域、將關節(jié)窩劃分為前、后、中央、內(nèi)側、外側5個區(qū)域

4、，在模型上標記出咬肌、顳肌、翼內(nèi)肌、翼外肌的附著區(qū)并確定的肌力方向，將此模型記為術前模型。在以上軟件中，將術前模型模擬下頜支矢狀劈開前徙術且取出接骨板、螺釘后骨不連續(xù)區(qū)完全愈合時的狀態(tài)，下頜前徙距離設定為臨床常用的4、8、10mm，保持肌肉附著區(qū)不變，原肌力的方向隨肌肉附著區(qū)位置的變化而變化并成為最終的肌力方向，并根據(jù)髁突頭與關節(jié)窩之間的間隙重新生成新的關節(jié)盤，其對應的模型分別為術后模型1、2、3。在Workbench中對術前模型與術后

5、模型1、2、3各結構的接觸類型、界面類型、摩擦系數(shù)進行設定并完成四面體網(wǎng)格劃分，設置固定約束、部件材料屬性后，按最大咀嚼肌力狀態(tài)設置咀嚼肌力的大小及其作用于模型的區(qū)域。
　　結果：
　　1.成功建立了術前與下頜前徙4、8、10mm且取出接骨板、螺釘后不連續(xù)區(qū)完全愈合時的TMJ、下頜及其咀嚼肌系統(tǒng)的FE模型，與真實的TMJ與下頜具有較好的幾何相似性，網(wǎng)格劃分比較細致，更能反映其受力時的真實狀態(tài)。
　　2.成功獲得骨性下頜

6、后縮正頜術前與下頜前徙4、8、10mm且取出接骨板、螺釘后不連續(xù)區(qū)已完全愈合時在最大咀嚼肌力狀態(tài)下TMJ的Von Mises應力分布云圖與各結構各區(qū)域的最大Von Mises應力值。術前術后髁突Von Mises應力最大區(qū)均位于髁突頸部后內(nèi)側，當下頜前徙4mm時，最大Von Mises應力最大，為106.26MPa。在髁突頭Von Mises應力最大區(qū)位于前斜面與頸部交界的外側，當下頜前徙8mm時，其最大Von Mises應力最大，為2

7、1.898MPa。正頜手術前后關節(jié)窩最大Von Mises應力均位于前區(qū)，當下頜前徙10mm時，最大Von Mises應力最大，為15.729MPa。隨著下頜前徙距離的增加，關節(jié)窩后區(qū)與外側區(qū)Von Mises應力有明顯的增加。在下頜前徙過程中，橫嵴、髁突后斜面、關節(jié)窩中央?yún)^(qū)最大Von Mises應力變化幅度較小。關節(jié)窩內(nèi)側區(qū)在下頜前徙從4mm到8mm時最大Von Mises應力增加的幅度較大。下頜前徙距離從8mm到10mm時，髁突頸部

8、的最大Von Mises應力減小幅度較大。髁突總體Von Mises應力值明顯大于關節(jié)窩。
　　結論：綜合運用Mimics、Geomagic Studio、Unigraphics NX、Workbench可建立具有較好幾何與力學相似性的骨性下頜后縮正頜手術前后 TMJ與下頜咀嚼肌系統(tǒng)的FE模型。骨性下頜后縮及其正頜術后髁突頸一直是TMJ應力最集中的部位，髁突前斜面均是髁突的主要功能面。在一定范圍內(nèi)，隨著下頜前徙距離的增加，關節(jié)窩后