固定矫治技术是目前最为有效的正畸治疗方法,其中成型正畸弓丝的形状是影响正畸力的决定因素。目前在矫治过程中,正畸医生大多凭借经验和患者的治疗反馈来确定弓丝弯制的形状,正畸力缺乏量化标准,治疗结果完全依赖于医生水平,易对患者造成伤害并导致治疗效率的降低。因此建立正畸力的预测模型,对正畸力进行参数化表达,并对正畸力的作用效果进行分析对于开展口腔数字化诊疗,辅助医生提高正畸治疗的安全性和预见性具有十分重要的意义。本文针对上述问题开展了以下几个方面的研究。建立了功能曲和序列曲正畸力的预测模型。确定以功能曲和序列曲两种基本加载单元为主要研究对象,基于正畸力取决于弓丝形变状态的思想,提取了两类曲的特征参数、材料参数和截面参数为模型的有效参数。通过分析曲的结构特性,应用等效梁弯曲变形理论对正畸力和各参数之间的关系进行了分析,并引入了修正系数以消除固有误差的影响,实现了功能曲和序列曲正畸力的参数化表达。对不同参数条件下的功能曲正畸力和序列曲正畸力进行了实验测量以及有限元仿真。根据功能曲以水平臂传递单向正畸力和序列曲以两侧牙齿为支抗,对目标牙位施加正畸力的加载特点,分别设计了基于单维力传感器的功能曲正畸力测量装置和基于六维传感器的序列曲正畸力测量装置。针对开大垂直曲、根向压入和绕颊舌向转动序列曲,设计了相应的测量方法,并根据影响参数进行了对比试验。分别建立了功能曲和序列曲的有限元模型,通过Workbench的静力学模块对各模型下正畸力进行了分析。通过对比实验结果与未考虑修正系数的预测模型计算结果,得到了修正系数的数学模型,建立了完整的正畸力预测模型,并验证了模型的准确性。通过对比实验结果与仿真结果,验证了所提出的正畸力仿真方法的可行性。针对下颌中切牙,通过有限元的方法,分别以近中向正畸力、根向压入向正畸力和绕颊舌向正畸力矩为加载条件进行了牙齿的生物力学仿真。通过Mimics对患者的颅骨CT图像进行分割和去噪处理,并利用Geomagic和Solidworks建立了牙齿、牙周膜、牙槽骨和托槽的实体模型。采用二阶Ogden超弹性模型定义了牙周膜的材料特性。以牙周膜毛细血管压为正畸安全性的评价标准,结合牙周膜的应力,得出下颌中切牙的安全正畸力值范围。通过分析牙齿在不同方向上的位移量,确定了下颌中切牙在不同正畸力下的移动情况。