牙尖交错位紧咬牙时颞下颌关节应力分布的三维有限元研究
颞下颌关节(Temporomandibularjoint，TMJ)是人体最为复杂、精细的关节之一，在咀嚼、吞咽、发音等功能运动中起着重要的作用。颞下颌关节的生长、发育、改建以及颞下颌关节疾病的发病机制均与其力学环境密切相关，因此颞下颌关节生物力学的研究日益成为人们关注的焦点。牙尖交错位(Intercuspalposition，ICP)是指上、下颌牙牙尖交错，达到最广泛、最紧密接触时的下颌位置，是下颌主要的功能位，也是颞下颌关节生理状态下最稳定的位置。研究牙尖交错位紧咬牙时颞下颌关节应力分布的特征将为了解功能状态下颞下颌关节力学特性和探索颞下颌关节疾病发病机制提供实验依据。有限元分析法是目前用于颞下颌关节生物力学研究的常用手段，但据现有的文献报告，颞下颌关节的三维有限元模型还存在着许多不足之处，例如在如何模拟关节盘等细微结构的形态方面、如何准确反映髁突、关节盘、关节窝三者之间相对的空间位置关系方面以及如何建立上下牙列间的咬合关系等方面还未寻找到令人满意的解决办法。本研究利用中国可视化人体(ChineseVisibleHuman，CVH)超薄切片图像建立上牙列及部分上颌骨的三维实体和有限元模型，与原有的下颌模型构建咬合关系，建立带有咬合关系的颞下颌关节三维有限元模型；在Marc中定义髁突、关节盘和关节窝的接触关系并采用自动探测的方法，分析牙尖交错位紧咬牙时颞下颌关节应力分布的特征。
实验一、带有咬合关系的颞下颌关节三维实体和有限元模型的建立材料和方法：采用中国可视化人体图像数据，在Imageware中提取上牙列和部分上颌骨的轮廓线，对曲线进行配准、参数化调整；导入UG中建立三维实体模型，并与原有的下颌模型建立咬合关系；在Patran中建立带有咬合关系的颞下颌关节三维有限元模型。
结果：建立了带有咬合关系的上下牙列、牙周膜、下颌骨、部分上颌骨、咀嚼肌及颞下颌关节的三维有限元模型。该模型总节点数为95338、单元数为210254，其中上牙列及部分上颌骨的节点数为33996、单元数为24162，可以较为真实地模拟下颌前伸及侧方等运动。
结论：带有咬合关系的颞下颌关节三维有限元模型具有更好的生物力学相似性，为研究不同功能状态下颞下颌关节的应力分布特征提供了一种有效的新方法。
实验二、牙尖交错位紧咬牙时颞下颌关节应力分布的三维有限元研究材料和方法：在Patran中读入颞下颌关节三维有限元模型，并将咀嚼肌的三维肌力向量加载到模型的相应节点上。再将模型导入Marc中，设置边界条件、材料特性并定义髁突、关节盘和关节窝三者间的接触关系，采用自动探测的方法进行求解，观察牙尖交错位紧咬牙时颞下颌关节各部分的接触情况及VonMises应力分布的情况。
结果：牙尖交错位紧咬牙时，髁突向上、后、内侧移动，关节盘在与髁突一同向后、上运动的同时，在髁突表面相对髁突做向前的转动；关节盘后带与双板区的交界处和髁突的后斜面首先发生接触，随后髁突的顶部、内侧面与关节盘的后带，髁突的前斜面与关节盘的中间带发生接触。同一矢状面水平上VonMises应力平均值的关系为：髁突＞关节盘腹面＞关节盘背面＞关节窝。
结论：颞下颌关节各结构通过相互间的接触关系以及关节盘的缓冲作用使应力得以分散和传递，与颞下颌关节解剖生理之间具有良好的功能适应性。
颞下颌关节;牙尖交错位;生物力学;有限元法;应力分析
南京医科大学
硕士
口腔临床医学
殷新民
2006
中文
R782.6;R318.01;O241.82
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2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）