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题目：基于有限元仿真的上颌埋伏尖牙牵引矫治方案评估

[摘要]: 本综述介绍了有限元法应用于口腔正畸生物力学的背景，意在阐述本次论文的目的和意义。通过阅读中外相关文献，在了解相关学术信息后，整理国内外在此领域的研究现状和相关学者在此研究方面的研究成果。在上颌埋伏尖牙的牵引矫治中，精确埋伏牙定位的同时，需正确应用固定正畸技术和埋伏尖牙牵引装置，使得在矫治时正畸力可以合理分布与牙周膜。在查阅相关文献后，总结评估该方法的优越性及局限性，并就有限元仿真于口腔生物力学的应用发表个人展望。

关键词：有限元仿真，上颌埋伏尖牙，口腔正畸学，牵引矫治

1. 前言

生物力学是研究生命体运动和变形的学科，通过生物学与力学原理方法的有机结合，认识生命过程中的规律，解决生命与健康领域的科学问题。20世纪70年代末，在现代生物力学的创始人冯元桢 (YC fung)先生的大力推动和热情关怀下，生物力学作为一门新兴的交叉学科在我国起步。于20世纪80年代，一大批相关科研工作者投身到这项工作中来，口腔生物力学的发展也为口腔正畸学带来新概念和新方法^［1］。相关科学的发展使得口腔正畸学的进步迎来春天，也正因如此人们对于口腔正畸的期望也越来越高。众所周知，建立精确的埋伏牙及其相邻解剖结构的三维模型是获得精确埋伏牙正畸有限元仿真结果的关键 ^［2］。而不仅仅局限于埋伏牙，口腔正畸的治疗过程也都需要更为精确的三维模型作为支撑。而计算机技术的发展加速了这一进程，现代与医疗技术中，三维有限元分析越来越多地应用于骨骼生物力学的研究，为保证分析结果的准确性 ,骨骼有限元模型就要求能够精确地描述骨骼的几何形态和材料特性^［3］。而这大大降低现代口腔正畸治疗的难度，也让治疗变得精准打击。

在口腔正畸治疗中，上颌埋伏尖牙的牵引矫治是治疗的关键阶段。正畸牵引法通过在牵引装置和固定矫治器之间加力, 利用牵引力产生的骨改建而助其萌出是目前埋伏牙治疗中应用最广的方法之一。位于牙齿和牙槽骨之间的牙齿支持组织牙周膜的应力与应变是正畸牙齿移动的始动因素, 但当前尚不能通过试验方法直接获得。有限元法作为无侵入手段,可以对牙周膜的应力应变进行定量研究, 对指导埋伏牙牵引临床操作具有重要意义^［2］。本课题拟以上颌埋伏尖牙的牵引矫治过程为研究对象，对此矫治过程进行仿真，为口腔正畸的临床提供一定指导。

1. 国内外研究概况

2.1国外研究状况

有限元法最早在二十世纪五十年代年由Turner^［4］ 及其团队应用于航空工业领域，并于1960年由美国加州大学伯克利分校的R.W.Clough^［5］教授提出FEM概念。而在1973年Threshe^［6］和Farah几乎同时将其应用于口腔医学领域。1977年到20世纪90年代期间，Yettramm^［7］、Tanne^［8］等人用有限元法研究了牙齿瞬间转动中心(ICR)的位置及其与正畸作用力的关系；Khalil建立了最初的二维颅面复合体有限元模型，迈出了颅面组织有限元模拟的重要一步。而第一个三维颅面复合体有限元模型是Miyasaka^［8］在1986年建立的，这一模型在Haskell, Hiraga等人的研究中多次被采用^［9］。2003年，外国外学者Muraki^[10]也将三维建模有限元分析的方法用于口腔医学当中。最近,MeGuinnes^[11]建立了包括2000个单元3000个节点的高精度上颌尖牙有限元模型。包括现在流行的有限元软件，也大多来源于起步较早的西方发达国家。

2.2国内研究状况