目前在正畸治療過程中支抗釘的使用越來越多，對于需要加強支抗控制的病例，支抗釘的確是一種非常簡單有效的輔助矯治手段。不同的位置支抗釘，在牽引牙齒移動的時候會出現不同的效果，下文就通過有限元分析的方法，計算機模擬了支抗釘前移磨牙過程中的力系統。
材料與方法
使用錐形束斷層掃描（CBCT）收集一個右下頜第一磨牙缺失的27歲男性患者的下頜骨及牙齒數字模型。CBCT圖像保存為數字成像和醫學格式的通信，并加載到基于圖像的建模軟件Simpleware中，來創建分析模型。采用灰階閾值法對磨牙、前磨牙和下頜骨進行識別區分。用填充工具填充齒槽骨腔并復制分別制作皮質骨和松質骨。用該工具在其下頜骨表面縮小約10個像素（2 mm），然后通過布爾運算生成皮質骨和小梁骨。牙周韌帶（PDL）由1個像素（0.25 mm）遠離牙根表面復制和擴張的牙根。在建模完成后，將所有解剖成分導出為非均勻有理B樣條（NURBS）表面模型。
使用計算機輔助設計軟件（CAD）構建由托槽、延伸臂和種植釘組成的牽引系統。頰面管按照0.022×0.028尺寸設計，在輔弓管內設計由0.019×0.025不銹鋼絲制作的向下的10 mm的延伸臂。托槽與延伸臂設計為剛性結合。支抗釘以直徑為1.6mm設計。將支抗釘設計在第二前磨牙的近中，從平牙齦緣高度開始向根向間隔2mm分別植入一枚支抗釘，依次設計植入4枚。
在所有構建完成后，將數據導入到Autodesk軟件中相互集成。將解剖結構從NURBS曲面模型轉換為實體模型，然后使用布爾建模方法與CAD制作的牽引系統模型相結合。
如下圖所示以頰面管槽溝為X軸劃制坐標軸（XYZ）。
使用上述模型對不同支抗釘位置作用于磨牙進行牽引的情況進行分析。在磨牙上的牽引位置以從頰面管向下的延長臂來確定，每2mm向下定一個牽引位點，用于不同的施力，支抗釘如前所述放置在四個不同高度。最后，分析牙槽骨的受力情況。
將整個模型導入到有限元分析軟件Autodesk Simulation MechanicalTM中進行網格生成。生成的網格模型由287757個二階四面體基本單元組成。下表顯示了本研究中使用的所有材料特性。所有的成分都假定為各向同性。
有限元分析是在皮質骨和松質骨的底部被限制的情況下，從延伸臂的每個施力位點（Hook1-5）施加1N的牽引力到每個支抗釘（MS1-4）。通過在不同延伸臂的施力位點施加不同大小的力（0，0.5，1，1.5N）至不同高度支抗釘上，分析了總共80個組合。舌側的牽引力直接從第二磨牙冠的舌側中心點到第二前磨牙冠的舌中心點。對每種情況下初始力引起的磨牙運動類型進行了分析。
選擇近遠中頰尖及遠中根尖三個位置對磨牙的初始運動方式評估。根據這三個位置的變化，在每個X-Z平面，Y –Z平面和X -Y平面上確定初始運動。磨牙的移動是一個復雜的運動，這種運動會包括平移移動與沿著阻抗中心的旋轉運動。為了找到實現平移移動的最佳方法（防止傾斜移動），在本研究中我們所考慮的不利移動僅為沿阻抗中心的旋轉移動。在X-Z平面上的旋轉被標記為近遠中向，在Y -Z平面上的旋轉被標記為頰舌向，并且在X -Y平面上的旋轉被標記為扭轉，其中逆時針旋轉在每個平面被認為是一個正值。
結果：
下圖顯示了僅在頰側施力時磨牙在三個平面運動的情況，近遠中傾斜，頰舌側傾斜和旋轉。當延伸臂的長度從鉤1到鉤5過程中，近遠中傾斜和旋轉分別減小了0.8度和0.18度。在施力點在鉤4（8mm）時觀察到平移運動，在施力點在鉤5（10mm）時,觀察到輕微的遠中傾斜。在頰舌向旋轉運動的觀察中觀察到較少的變化，但是均為頰傾的趨勢。
在其他負荷條件下觀察到相同的線性趨勢，然而，隨著舌側牽引力的增加，旋轉趨勢逐漸減小，在舌側牽引力增加至1.5 N時（圖4D）旋轉幾乎為0。另一方面，近遠中傾倒量隨著舌側力的增加而增加。因此，在舌力的作用下，沒有觀察到磨牙的平移運動。然而，增加舌力也有助于減少頰傾趨勢。
下圖顯示了在用第二位支抗釘牽（MS2）引時的磨牙運動情況，趨勢與MS1相同。在MS3,MS4位置都表現出相同的趨勢。
在下圖中基于不同高度的支抗釘，在鉤5，舌側力1N的情況下進行了磨牙運動情況比較。發現隨著支抗釘的位置逐漸向根方，近遠中旋轉和扭轉略有增加，而頰傾略有下降。
結論：
1，根據這個有限元分析的結果，在下頜磨牙近中移動過程中，增加延伸臂長度（8～10mm）可以減少磨牙移動過程中的近中傾斜。
2，舌側力的施加有助于減少牙齒的扭轉。
3，最理想的力系統是長的延伸臂（10 mm），配合上與唇側力相等大小的舌側牽引力。
4，支抗釘的高度對于磨牙的近中移動影響并不大。
來源： 浙一口腔正畸林軍
