牙尖交錯(cuò)位緊咬牙時(shí)顳下頜關(guān)節(jié)應(yīng)力分布的三維有限元研究.pdf

1、顳下頜關(guān)節(jié)(Temporomandibularjoint，TMJ)是人體最為復(fù)雜、精細(xì)的關(guān)節(jié)之一，在咀嚼、吞咽、發(fā)音等功能運(yùn)動(dòng)中起著重要的作用。顳下頜關(guān)節(jié)的生長(zhǎng)、發(fā)育、改建以及顳下頜關(guān)節(jié)疾病的發(fā)病機(jī)制均與其力學(xué)環(huán)境密切相關(guān)，因此顳下頜關(guān)節(jié)生物力學(xué)的研究日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。牙尖交錯(cuò)位(Intercuspalposition，ICP)是指上、下頜牙牙尖交錯(cuò)，達(dá)到最廣泛、最緊密接觸時(shí)的下頜位置，是下頜主要的功能位，也是顳下頜關(guān)節(jié)生理狀態(tài)下

2、最穩(wěn)定的位置。研究牙尖交錯(cuò)位緊咬牙時(shí)顳下頜關(guān)節(jié)應(yīng)力分布的特征將為了解功能狀態(tài)下顳下頜關(guān)節(jié)力學(xué)特性和探索顳下頜關(guān)節(jié)疾病發(fā)病機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。有限元分析法是目前用于顳下頜關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究的常用手段，但據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)告，顳下頜關(guān)節(jié)的三維有限元模型還存在著許多不足之處，例如在如何模擬關(guān)節(jié)盤(pán)等細(xì)微結(jié)構(gòu)的形態(tài)方面、如何準(zhǔn)確反映髁突、關(guān)節(jié)盤(pán)、關(guān)節(jié)窩三者之間相對(duì)的空間位置關(guān)系方面以及如何建立上下牙列間的咬合關(guān)系等方面還未尋找到令人滿(mǎn)意的解決辦法。本研究

3、利用中國(guó)可視化人體(ChineseVisibleHuman，CVH)超薄切片圖像建立上牙列及部分上頜骨的三維實(shí)體和有限元模型，與原有的下頜模型構(gòu)建咬合關(guān)系，建立帶有咬合關(guān)系的顳下頜關(guān)節(jié)三維有限元模型；在Marc中定義髁突、關(guān)節(jié)盤(pán)和關(guān)節(jié)窩的接觸關(guān)系并采用自動(dòng)探測(cè)的方法，分析牙尖交錯(cuò)位緊咬牙時(shí)顳下頜關(guān)節(jié)應(yīng)力分布的特征。 實(shí)驗(yàn)一、帶有咬合關(guān)系的顳下頜關(guān)節(jié)三維實(shí)體和有限元模型的建立材料和方法：采用中國(guó)可視化人體圖像數(shù)據(jù)，在Imagewa

4、re中提取上牙列和部分上頜骨的輪廓線，對(duì)曲線進(jìn)行配準(zhǔn)、參數(shù)化調(diào)整；導(dǎo)入U(xiǎn)G中建立三維實(shí)體模型，并與原有的下頜模型建立咬合關(guān)系；在Patran中建立帶有咬合關(guān)系的顳下頜關(guān)節(jié)三維有限元模型。 結(jié)果：建立了帶有咬合關(guān)系的上下牙列、牙周膜、下頜骨、部分上頜骨、咀嚼肌及顳下頜關(guān)節(jié)的三維有限元模型。該模型總節(jié)點(diǎn)數(shù)為95338、單元數(shù)為210254，其中上牙列及部分上頜骨的節(jié)點(diǎn)數(shù)為33996、單元數(shù)為24162，可以較為真實(shí)地模擬下頜前伸及側(cè)

5、方等運(yùn)動(dòng)。 結(jié)論：帶有咬合關(guān)系的顳下頜關(guān)節(jié)三維有限元模型具有更好的生物力學(xué)相似性，為研究不同功能狀態(tài)下顳下頜關(guān)節(jié)的應(yīng)力分布特征提供了一種有效的新方法。 實(shí)驗(yàn)二、牙尖交錯(cuò)位緊咬牙時(shí)顳下頜關(guān)節(jié)應(yīng)力分布的三維有限元研究材料和方法：在Patran中讀入顳下頜關(guān)節(jié)三維有限元模型，并將咀嚼肌的三維肌力向量加載到模型的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。再將模型導(dǎo)入Marc中，設(shè)置邊界條件、材料特性并定義髁突、關(guān)節(jié)盤(pán)和關(guān)節(jié)窩三者間的接觸關(guān)系，采用自動(dòng)探測(cè)的方

6、法進(jìn)行求解，觀察牙尖交錯(cuò)位緊咬牙時(shí)顳下頜關(guān)節(jié)各部分的接觸情況及VonMises應(yīng)力分布的情況。 結(jié)果：牙尖交錯(cuò)位緊咬牙時(shí)，髁突向上、后、內(nèi)側(cè)移動(dòng)，關(guān)節(jié)盤(pán)在與髁突一同向后、上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，在髁突表面相對(duì)髁突做向前的轉(zhuǎn)動(dòng)；關(guān)節(jié)盤(pán)后帶與雙板區(qū)的交界處和髁突的后斜面首先發(fā)生接觸，隨后髁突的頂部、內(nèi)側(cè)面與關(guān)節(jié)盤(pán)的后帶，髁突的前斜面與關(guān)節(jié)盤(pán)的中間帶發(fā)生接觸。同一矢狀面水平上VonMises應(yīng)力平均值的關(guān)系為：髁突＞關(guān)節(jié)盤(pán)腹面＞關(guān)節(jié)盤(pán)背面＞關(guān)節(jié)