《Journal of Stomatology Oral and Maxillofacial Surgery》：Biomechanical Evaluation of Fixation Systems in Different Segmental Le Fort I Osteotomies: Patient-Specific Implants versus Miniplates
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本研究通过有限元分析，比较了个性化种植体（PSIs）与常规微型钢板在二段及三段Le Fort I截骨术中的应力分布和机械稳定性，发现PSIs能显著降低应力集中并促进更均匀的载荷传递，但其长期稳定性仍需临床验证。
作者：Bar?? Erkut Türk, Mehmet Bar?? ?im?ek
土耳其安卡拉加齐大学牙科学院口腔颌面外科系，邮编06510
摘要
背景
患者专用植入物（PSIs）在正颌外科手术中的应用日益增多；然而，它们在多段Le Fort I截骨术中的生物力学性能尚未完全明确。
目的
利用有限元分析，比较患者专用植入物（PSIs）和传统微型钢板在两段式及三段式Le Fort I截骨术中的应力分布和机械稳定性。
材料与方法
构建了四个三维上颌模型，分别模拟5毫米的向前移动和5毫米的扩张。每个模型分别使用PSIs或微型钢板进行固定。对前磨牙-磨牙区域施加倾斜（30°）和垂直（125 N）方向的力，并分析骨骼中的最大和最小主应力以及固定板中的冯·米塞斯应力（von Mises stresses）。
结果
在三段式截骨术中，使用微型钢板的模型在骨骼和钢板中均表现出最高的应力集中。PSIs固定方式在倾斜和垂直载荷下均能显著降低应力幅度，并促进更均匀的载荷传递。
意义
与传统微型钢板相比，PSIs可能在分段Le Fort I截骨术中提供更好的生物力学稳定性；然而，仍需进一步的临床验证。
引言
Le Fort I截骨术是上颌复位最常用的手术方法，可以单独进行，也可以分段进行[[1], [2], [3], [4], [5]]。分段Le Fort I截骨术能够同时矫正横向、纵向和矢状方向的畸形，同时解决咬合平面不规则、切牙倾斜以及Spee–Wilson曲线过陡的问题[6,7]。因此，它仍是上颌矫正手术的核心技术。
尽管刚性固定技术的引入显著提高了骨骼稳定性，但仍有复发情况发生，尤其是在多段截骨术中，额外的固定界面会增加生物力学复杂性[[8], [9], [10]]。复发还受到钢板设计、固定位置和移动幅度的影响[11,12]。因此，准确的固定策略对于实现长期稳定性至关重要。
CAD/CAM和3D打印技术的最新发展为患者专用植入物（PSIs）的发展提供了便利，与传统微型钢板相比，这些植入物具有更精确的解剖适配性和术中精度[[13], [14], [15]]。然而，除了解剖适应性外，固定系统的生物力学性能也至关重要。
尽管PSIs在正颌外科手术中的应用日益增多，但它们在多段Le Fort I截骨术中的生物力学性能尚未完全明确，尤其是与传统微型钢板相比。有限元分析（FEA）是一种有效的工具，可用于模拟颅面生物力学，并直接比较不同固定方式下的应力分布[[16], [17], [18]]。
本研究的目的是利用FEA比较钛制微型钢板和PSIs在两段式及三段式Le Fort I截骨术中的生物力学性能，重点关注倾斜和垂直载荷下骨骼和固定系统中的应力分布。
材料与方法
从开放获取的Visible Human Project数据库（美国国家医学图书馆；访问日期：2023年7月19日）中获取计算机断层扫描（CT）数据，并根据解剖图谱进行分割。数据集的切片厚度为0.1毫米，使用Rhinoceros 4.0软件（美国西雅图）进行3D处理，并设定适当的Hounsfield单位阈值，最终以STL格式导出。由于仅使用了没有人类参与者或可识别信息的公开解剖数据，
固定板中的应力
在倾斜载荷下（图2a–d），标准钢板的三段式模型中的冯·米塞斯应力最高（1164.015 MPa），而两段式PSI模型中的应力最低（633.543 MPa）。在所有模型中，PSIs的应力幅度均低于标准钢板，且应力主要集中在截骨线下方的后外侧板（PLP）和前外侧板（ALP）区域。值得注意的是，PSIs降低了峰值冯·米塞斯应力
讨论
Le Fort I截骨术具有高度灵活性，可实现上颌的三维复位，并同时矫正多种畸形[2,21,22]。固定方法的选择对术后稳定性至关重要。近年来，三维数字化规划和PSIs已应用于临床[[13], [14], [15]]。Stokbro等人[22]报告称，PSIs的压缩抵抗力优于传统微型钢板，但分段方式的影响仍需进一步研究
机构审查委员会声明
不适用。本研究基于公开可用的数字解剖数据（Visible Human Project，美国国家医学图书馆），未涉及人类参与者或动物，因此无需机构审查委员会批准。
数据和材料的获取
本研究生成和分析的数据集（有限元模型和模拟结果）可向通讯作者索取。作者贡献声明
Bar?? Erkut Türk：撰写初稿、可视化处理、验证、软件开发、方法设计、实验设计、数据分析、概念构思。Mehmet Bar?? ?im?ek：审阅与编辑、可视化处理、验证、监督、实验设计、数据管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢Visible Human Project（美国国家医学图书馆）提供用于本研究的公开解剖数据。作者还感谢Tinus Technologies在有限元模拟方面提供的技术支持，并感谢ChatGPT（OpenAI，美国加州旧金山）在英语编辑方面的协助。所有内容均经过作者审核和修订，作者对此承担全部责任。
