牙槽突裂植骨前后上頜矯形力對牙槽突位移影響的有限元分析

[摘要]目的：模擬比較牙槽突裂植骨前后上頜矯形治療對牙槽骨三維方向位移的影響。方法：在原唇腭裂上頜骨有限元模型上，模擬牙槽突裂植骨，形成牙槽突裂植骨前后有限元模型，在2個模型上分別添加相同上頜矯形力，觀察牙槽突位移情況。結果：X軸、Y軸及Z軸位移云圖結果顯示：2個模型上頜牙槽骨區域均呈現位移增加趨勢；植骨前模型，X軸方向位移量明顯大于Y軸及Z軸（P＜0.01），植骨后模型，Z軸方向位移量明顯大于X軸及Y軸（P＜0.01）。結論：牙槽突裂植骨前后行上頜水平向聯合矢狀向矯形治療均能使牙槽突三維方向位移增加，植骨前行該治療，應適當增加矢狀向矯治力；植骨后行該治療，應適當增加水平向矯治力。

[關鍵詞]唇腭裂；上頜矯形力；牙槽突裂植骨；牙槽突位移；三維有限元

[中圖分類號]R783.5" " [文獻標志碼]A" " [文章編號]1008-6455（2025）07-0032-04

Effect of Maxillary Orthodontic Force on Alveolar Displacement before and after Alveolar Cleft Bone Grafting： A Finite Element Analysis

WANG Yu1， LIU Yifei2， LIU Jing3， GENG Hongbao1， ZHANG Xudong4， HUANG Wei4

（ 1.Department of Stomatology， Shijiazhuang Maternal and Child Health Hospital， Shijiazhuang 050000， Hebei， China; 2.Department of Stomatology， Shijiazhuang Second Hospital， Shijiazhuang 050051， Hebei， China; 3.Department of Stomatology， Li County Hospital， Baoding 071400， Hebei， China; 4.Hebei Key Laboratory of Stomatology， Hebei Clinical Research Center for Oral Disease， School and Hospital of Stomatology， Hebei Medical University， Shijiazhuang 050017，

Hebei， China ）

Abstract： Objective" To simulate and compare the effect of maxillary orthodontic treatment on three-dimensional displacement of alveolar bone before and after alveolar cleft bone grafting. Methods" On the finite element model of the original maxilla with cleft lip and palate， alveolar process bone grafting was simulated to form finite element models before and after alveolar process bone grafting. The same maxillary orthodontic force was added to both models， and the displacements of the alveolar process were observed. Results" The displacement nephograms of the X-axis， Y-axis， and Z-axis showed an increasing trend of displacement in the maxillary alveolar bone area of both models; In the pre graft model， the displacement in the X-axis direction was significantly greater than that in the Y-axis and Z-axis （P＜0.01）， while in the post graft model， the displacement in the Z-axis direction was significantly greater than that in the X-axis and Y-axis （P＜0.01）. Conclusion" Combination of maxillary horizontal with sagittal orthodontic treatment before and after bone grafting can increase displacement of the alveolar process in the three-dimensional direction. Before bone grafting， the sagittal orthodontic force should be appropriately increased， and after bone grafting， the horizontal orthodontic force should be appropriately increased.

Key words： cleft lip and palate; maxillary orthodontic force; alveolar bone graft; displacement of alveolar process; three-dimensional finite element

唇腭裂是口腔頜面部較常見的一種先天發育異常性疾病[1-2]，唇腭裂修復手術為常規治療手段，但術后瘢痕攣縮常導致上頜發育不足，嚴重影響患者身心健康[3-4]。上頜水平向（擴弓）聯合矢狀向（前牽引）矯形治療能對其起到改善作用[5-8]，同時在該治療期間患者也將面臨牙槽突裂植骨等問題。植骨前后該矯形治療對上頜骨位移影響的研究較少。本研究采用有限元技術，探究牙槽突裂植骨前后行上頜水平向聯合矢狀向矯形治療對單側完全性唇腭裂患者上頜牙槽突三維方向位移的影響，以期從理論上對臨床治療提供幫助。

1" 材料和方法

1.1 牙槽突裂植骨后有限元模型的建立：在原右側完全性唇腭裂上頜骨局部有限元模型上（見圖1A）[9-10]，運用布爾操作（ANSYS17.0軟件）在牙槽突裂隙上模擬植骨，構建牙槽突裂植骨后有限元模型（見圖1B）[9-10]。

1.2 添加上頜矯形力：在兩個模型上分別添加相同的上頜水平向（擴弓）聯合矢狀向（前牽引）矯形力，見表1[11]、圖2，經軟件分析運算后，將植骨前后三維方向位移云圖進行趨勢分析，同時將健患側上頜牙槽突區6個節點[9，12]的三維方向位移值進行提取。

1.3 統計學分析：比較植骨前后牙槽突區6個節點三維方向位移值，應用配對t檢驗（SPSS26.0軟件），對其位移差異進行統計學分析，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2" 結果

2.1 位移云圖趨勢分析：牙槽突裂植骨前后X軸、Y軸及Z軸方向位移云圖見圖3～4。X軸、Y軸及Z軸方向位移分別代表了上頜牙槽突寬度（水平向）、高度（垂直向）及長度（矢狀向）變化，其中數值的絕對值代表了位移量，正負值代表了位移方向。X軸方向：植骨前后上頜牙槽突均向兩側水平擴展—寬度增加；Y軸方向：植骨前上頜牙槽突外側區域垂直上移，內側區域垂直下移，以上移為主—高度增加；植骨后上頜牙槽突整體出現垂直上移—高度增加；Z軸方向：植骨前后上頜牙槽突均呈現前移趨勢—長度增加。

2.2 位移比較：植骨前后上頜牙槽突節點三維方向位移量及統計學分析見表2。結果顯示。X軸方向，未植骨組健患側位移均明顯大于植骨組，差異具有統計學意義（P＜0.01）；Y軸方向，未植骨組患側位移明顯小于植骨組，差異具有統計學意義（P＜0.01），未植骨組健側位移與植骨組比較差異無統計學意義（P＞0.05）；Z軸方向，未植骨組健側位移明顯小于植骨組，差異具有統計學意義（P＜0.05），未植骨組患側位移與植骨組無明顯差異（P＞0.05）。植骨前X軸方向位移量明顯大于Y軸與Z軸方向，差異具有統計學意義（P＜0.01）；植骨后Z軸方向位移量明顯大于X軸與Y軸方向，差異具有統計學意義（P＜0.01）。

3" 討論

上頜水平向（擴弓）聯合矢狀向（前牽引）矯形治療在唇腭裂繼發上頜發育不足患者中，應用較為普遍且療效顯著[13-14]，該期也面臨牙槽突裂植骨問題，但治療順序尚無定論。與患者就診年齡、牙列擁擠情況、頜骨發育不足程度等關系密切。

有限元分析技術在唇腭裂生物力學領域已得到普遍運用[15-16]，課題組前期曾對牙槽突裂植骨前后上頜水平向矯形力對牙槽突位移影響進行過探究[9]，發現位移量變化與植骨存在相關性。本研究將上頜水平向聯合矢狀向矯形這一普遍治療方式進行力學加載考量，其中力值大小與方向均選用臨床常規數值[11]。由于計算需要，本研究將牙槽突裂植骨設定為效果良好，無明顯吸收狀態。

通過植骨前后位移云圖及健患側節點三維方向位移值發現：植骨前X軸、Z軸，植骨后Y軸、Z軸上頜牙槽突區位移趨勢相同——由前向后逐漸降低；但植骨前Y軸及植骨后X軸位移趨勢與以上存在差異。由表2可知，位移趨勢不同者位移量較小，即其對上頜牙槽突區移動影響較小。究其原因可能為植骨前牙槽突處于中斷狀態，位移變化更易受矯形力直接影響，即水平向擴弓力及以矢狀向為主的前牽引力，而代表高度變化的Y軸所受影響較小；植骨后伴隨牙弓連續性的恢復，水平向擴弓較植骨前受到明顯阻礙，而平行于牙合平面前下30°移動的前牽引力成為主導，其可分解為以Z軸方向為主的前后移動與Y軸方向為輔的上下移動。以上兩種變化較小的軸向位移在主流位移趨勢與各自趨勢的綜合影響下，可能呈現以上差異。

本研究主要對植骨前后，在矯形力作用下上頜牙槽突三維方向的位移變化進行探究。通過配對t檢驗進行統計學分析，雖然存在以上不同位移趨勢的影響，但從數值可直觀發現，植骨前X軸最低節點位移量明顯大于Y軸最高節點，植骨后Z軸最低節點位移值也明顯大于X軸最高節點，故以上影響可以忽略，植骨與位移變化存在相關性的探究結果是可靠的。

本研究認為無論植骨與否上頜水平向聯合矢狀向矯形治療均能使牙槽突三維方向位移增加，陳錚晰等[17]應用有限元技術也得到了類似結論。Ozawa OT等[18]選擇34例9～12歲未行植骨的單側完全性唇腭裂患者行上頜水平向聯合矢狀向矯形治療，其中輕度上頜發育不良14例，中度發育不良20例，治療結束后發現改善率分別為85.7%與70%，而之所以選擇未行植骨患者，是因為該類患者較植骨后者多。Sahoo SS等[19]對18例唇腭裂繼發上頜發育不足的6～14歲患兒行該上頜矯形治療，發現上頜骨發育得到明顯改善。Deepika U等[20]對19項臨床研究行Meta分析，也得出了類似結論。

關于植骨前后上頜水平向聯合矢狀向矯形治療對上頜骨影響的報道甚少，陳錚晰等[17]選取一左側完全性唇腭裂患者進行有限元建模發現前牽引配合擴弓，可提高前牽引效果，而植骨可使上頜骨健患側位移分布更加均勻。本研究從植骨前后三維方向位移量這一角度分析，發現植骨前主要導致上頜牙槽突寬度增加，植骨后，寬度增加明顯減弱而高度及長度增加有所增強，且以長度增加為主，提示植骨前應適當增加矢狀向（前牽引）矯治力而改善長度，植骨后應適當提高水平向（擴弓）矯治力而增加寬度。有限元技術為一種理論分析手段，且本實驗模擬植骨將臨床中可能出現的植骨吸收問題進行了近似忽略，其數值不能代表臨床實際，但可對其位移趨勢進行分析比較。

本研究認為單側完全性唇腭裂患者，牙槽突裂植骨前后行上頜水平向聯合矢狀向矯形治療均能使牙槽突三維方向位移增加，植骨前行該治療，應適當增加矢狀向（前牽引）矯治力，植骨后行該治療，應適當增加水平向（擴弓）矯治力。

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[收稿日期]2024-04-09

本文引用格式：王宇，劉奕斐，劉靜，等.牙槽突裂植骨前后上頜矯形力對牙槽突位移影響的有限元分析[J].中國美容醫學，2025，34（7）：32-34，115.