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目的:本实验将通过三维有限元方法探讨槽沟方向不同的三种唇舌侧托槽,在矫治不同阶段伸长或压入牙齿时的力学效果,并阐明唇舌侧托槽、槽沟方向、弓丝尺寸、材质、尖牙远中倾斜角度在伸长压入牙齿时产生的影响,并为临床矫治提供理论参考依据。方法:1.在Pro/E.Wildfire5.0软件中,建立Discovery○R,Incognito?,Kurz7th三种托槽的右上颌尖牙至左上颌尖牙托槽的三维模型,以及与之匹配的唇侧方圆弓丝、舌侧方圆弓丝。弓丝的尺寸分别为0.012inch、0.014inch、0.016inch,0.016×0.025inch、0.017×0.025inchinch,0.025×0.016inch、0.017×0.025inchinch。材质设置为临床上常用的四种,镍钛丝Nickel-Titanium(NiTi),β-钛丝Beta-titanium(TMA),不锈钢丝Stainless Steel(SS),澳丝Australian Stainless Steel(AUSS),结扎丝弓丝直径0.2mm。2.将装配好的模型导入MSC.Patran中划分网格。3.将网格划分完成的模型导入MSC.Marc.Mentat2005R3软件中,进行参数、边界设定和力量加载,记录不同工况下的力矩值和结果云图,绘制时间-力矩值曲线图及最大力矩值柱形图,实验分为三部分,实验一对比三种托槽在排齐阶段压入牙齿的力学效果,实验二对比三种托槽在方丝阶段压入牙齿的力学效果,实验三讨论当尖牙牙冠远中倾斜时,三种托槽对前牙造成不利移动的性能差异。结果:1.实验一:(1).三种唇舌侧托槽时间-荷载值关系图均呈现出相同规律,开始为一个平台期,载荷值为0,而后随伸出距离的增加而增加,在1s处达到最大值,但增加的斜率不同:Kurz7th>Discovery○R>Incognito?。装配相同尺寸弓丝的模型中,Incognito?托槽模型的平台期最长,Discovery○R模型次之,Kurz7th模型最短,各组的平台期随着弓丝尺寸增加缩短;(2).仅弓丝尺寸改变时,三种唇舌侧托槽力矩值均随尺寸的增大而增大,弓丝由0.012英寸增至0.014英寸,最大力矩值增大2.1-2.3倍,弓丝由0.014英寸增至0.016英寸,最大力矩值增大1.6-1.7倍。(3).仅弓丝材质改变时,槽沟中心最大荷载AUSS丝>TMA丝>NiTi丝,比值约为2.8:1.3:1。(4).装配同一根弓丝的Kurz7th模型压入最大力矩值约为Discovery○R的3.0倍,约为Incognito?模型的1.5倍。装配0.016inch的弓丝时,Incognito?模型的最大载荷值已接近于Discovery○R模型。2.实验二:(1).三种唇舌侧托槽时间-荷载值关系图均呈现相同规律,均随伸出距离的增加而增,但增加的斜率有所不同Kurz7th>Discovery○R>Incognito?,同圆丝阶段。(2).仅弓丝尺寸改变时,弓丝由0.016inch增加至0.016×0.025inch(0.025×0.016inch)时,Discovery○R托槽模型最大载荷值增加11.5倍,Kurz7th托槽模型增加了18.9倍,Incognito?托槽模型变化最为显著,增加26.4倍。弓丝由0.016×0.025inch(0.025×0.016inch)增加至0.017×0.025inch(0.025×0.017inch)时,Kurz7th托槽最大载荷值增加1.3倍,Incognito?托槽力值稍有变化。(3).仅弓丝材质改变时,槽沟中心最大荷载SS丝>TMA丝>NiTi丝,比值约为3.2:1.3:1。(4).装配同一根弓丝的Kurz7th模型最大力矩值约为Discovery○R的3.7倍,约为Incognito?模型的1.5-1.9倍。3.实验三:(1).将Kurz7th模型右上尖牙牙冠向远中倾斜,侧切牙发生伸长。而Incognito?托槽模型在所有工况下都没有发生侧切牙伸长。(2).Discovery○R托槽模型和Kurz7th托槽模型的尖牙牙冠远中倾斜角度的增加加剧了侧切牙的伸长。(3).仅弓丝尺寸发生变化时,尺寸的增大对侧切牙的伸长效果影响不大,但会增加侧切牙唇倾度。(4).在弓丝尺寸相同和相同的尖牙牙冠倾斜角度条件下,唇侧托槽模型对侧切牙的伸长作用大于Kurz7th托槽,但唇侧托槽引起侧切牙牙冠近中倾斜,而Kurz7th舌侧托槽引起侧切牙牙冠远中倾斜。(5).在本实验条件下,中切牙应力几乎为0。结论:1、在相同情况下,Kurz7th托槽产生的力值大于Incognito?托槽大于Discovery○R托槽,槽沟方向,唇舌侧不同位置都产生了影响,但托槽间弓丝的自由长度为主要影响因素。2.三种托槽的压入力值随弓丝的尺寸增大而增大,随弓丝的杨氏模量增大而增大。3.如尖牙牙冠向远中倾斜,使用水平槽沟的舌侧托槽同样会对前牙造成垂直向的影响;垂直槽沟的舌侧托槽则无此效果,其原因是垂直槽沟向合方开口,对弓丝缺乏控制;尖牙的远中倾斜角度是影响前牙伸长效果的主要因素,弓丝尺寸的影响较小。