上颌埋伏尖牙阻生是常见的错颌畸形之一,影响口腔功能的建立与美观。以往对埋伏牙的正畸治疗过程的研究大多集中在临床正畸治疗方法上,对在牙齿移动过程中起决定性作用的牙周膜的生物力学机制还不够明确。同时,目前在临床正畸矫治中,针对不同位置形态的上颌埋伏尖牙也没有个性化的治疗方案。本文采用逆向工程建模、实验研究、本构模型构建、有限元仿真相结合的方法,为优化上颌埋伏尖牙的临床治疗提供理论依据。开展纳米压痕试验研究了牙周膜的材料模型,并基于此分析了不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙在正畸力作用下的牙周组织应力响应。具体工作如下:(1)选取了上颌埋伏尖牙唇侧的左右两个案例和腭侧的左右两个案例的CT数据,通过MIMICS及CATIA逆向工程软件,建立了用于仿真所需三维模型,为后续对不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙进行临床牵引状态下的有限元仿真,提供模型支持。(2)基于纳米压痕实验对牙周膜的生物力学特性进行了探讨。采用同一中年男性的尖牙切片试样进行了三组纳米压痕试验,获得了牙周膜加载、保载和卸载状态下的力和位移曲线。通过对卸载段的试验数据进行分析,发现牙周膜表现出明显的非线性超弹性材料特性,符合Ogden的三阶超弹性模型;通过对保载段的试验数据进行分析,发现牙周膜在保载过程中具有明显的粘弹性材料属性,符合Zener粘弹性模型。(3)通过有限元仿真软件,对不同形态、位置和方向的上颌埋伏尖牙在临床牵引状态下的牙周组织应力响应进行对比分析。对比所建立的四组有限元模型的仿真结果发现:在正畸力的作用下,牙周膜内外表面均有应力变化,应力集中部分基本上位于统一区域,且其分布的范围也大体一致,即在牙周膜颊侧牙槽嵴顶区域;不论是唇侧还是腭侧的埋伏尖牙在正畸过程中受力大小均与左右两侧位置无关;不论是左侧还是右侧的埋伏尖牙,在仿真结果中显示唇侧埋伏尖牙比腭侧埋伏尖牙等效应力值小,可以承受的载荷大。