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正畸牙齿移动轨迹分析

摘要: 当代口腔正畸学虽建立起了相对完整的体系,但在临床治疗上治疗方案的规划以及加载器械的制备,仍严重依靠正畸医师的个人经验,然而正畸医师无法对牙齿移动轨迹进行预测,故需要频繁的复诊以及调整,这不仅会延长治疗时间与增加治疗成本,还会带来额外的副作用。本文将基于逆向工程方法和有限元分析法，建立牙周组织模型，对正畸牙齿移动过程进行运动轨迹计算和仿真，实现对不同矫治方案的评估，实现正畸矫治过程的操作量化，缩短矫治时间，减轻患者的生理和心理痛苦。

Abstract: contemporary orthodontics is established a relatively complete system, but in clinical treatment planning and the preparation of loading equipment, still rely heavily on orthodontic doctors#39; personal experience, however orthodontic doctors cannot forecast tooth movement, which needs frequent follow-up visits and adjust, this will not only longer treatment time and increase the treatment cost, also can bring extra side effects. In this paper, based on the reverse engineering method and the finite element analysis method, the periodontal tissue model is established to calculate and simulate the movement trajectory of the orthodontic tooth movement process, realize the evaluation of different orthodontic treatment schemes, realize the operation quantification of the orthodontic treatment process, shorten the orthodontic treatment time, and reduce the physical and psychological pain of patients.

关键词：正畸力 口腔正畸学 有限元分析 逆向工程 正畸牙移动

1.1前言

现代口腔正畸学虽已建立了相对完整的体系，但临床上从治疗方案的预备到矫正装置的设计制造还是主要依赖于医师的经验，这种现状并没有改变^[1]。医师虽然可以根据自己的经验设计一套治疗方案及矫正装置，但是无法对器械产生的正畸力进行预测，故需要患者进行很多复查，对治疗方案及装置进行调整。然而，这个调整也主要依赖经验来进行，普遍存在反复的情况，且无法将其调节到合理的范围，直接导致治疗时间过长。而治疗时间过长，除了引起治疗费用过高以外，还带来额外的副作用（如引起严重的牙根吸收等），使患者痛苦不堪。上述状况是国内普及口腔正畸临床治疗的主要障碍。针对上述状况，近年来学术界提出了“基于证据的口腔正畸学”的概念，试图基于口腔正畸牙齿移动的生物力学机理，利用口腔医学图像、生物力学模型和相关测量方法来实现可预测的正畸治疗。比如利用CT图像与电子传感技术进行了牙齿移动量化研究；使用工程仪器在实验室对临床使用的正畸器械进行离体测量；模拟口腔组织生物力学结构及特性，而后进行正畸力测量的仪器设计和方法。上述研究对临床正畸治疗提供了很好的客观信息，促进了正畸治疗过程的客观化与科学化，但是仍然未从根本上改变临床治疗过度依赖于医师经验、可重复性差的现实。

因此，对正畸载荷以及其在牙齿任意方向上的合理范围进行预测，还有在有轻微副作用甚至无副作用的前提下加速牙齿移动，是口腔临床正畸中亟需解决的问题。本文将基于“有限元分析”与“口腔正畸生物力学”的理论知识，分析正畸载荷的来源及求解，以及牙齿在任意方向合理正畸载荷范围，还有研究如何合理的加速牙齿移动，从而为正畸临床治疗提供参考。

1.2.1正畸力测量的国内外研究概况