通过迭代宏观-微观循环，对透明矫正器拔牙治疗过程中牙齿长期移动的动态生物力学进行模拟

《Clinical Oral Investigations》：Dynamic biomechanical simulation of long-term tooth movement in clear aligners extraction treatment through iterative macro-micro cycles

提出迭代有限元方法模拟隐形矫治器治疗中拔牙间隙关闭的生物力学响应，构建患者特定有限元模型，通过创新算法实现动态模拟，发现前牙扭矩方向随间隙缩小发生反转，初期接触应力分布均匀后集中于牙颈部，需以累积位移评估牙齿移动趋势，临床可优化分期策略和过矫正量。

　　

摘要

研究目的

本研究旨在提出一种迭代有限元方法，用于模拟和分析透明矫正器治疗（CAT）拔牙过程中牙齿长期生物力学响应。

材料与方法

根据锥形束计算机断层扫描（CBCT）和口内扫描数据，重建了患者特定的有限元（FE）模型。开发了一种创新算法，用于自动化生成后续受力加载所需的CA模型序列，并通过实时更新牙齿和牙周韧带（PDL）的位置来实现动态模拟。每个矫正器模拟10次迭代（“微循环”），整个治疗过程包含30个矫正器，每次移动步长为0.25毫米（“宏循环”）。

结果

该算法实现了牙齿的完全闭合。在宏循环中，随着拔牙间隙的缩小，扭矩控制逐渐增强，导致第16个矫正器时前牙的根尖移动方向发生改变。在微循环中，前牙的初始位移占累积位移的36%至65%，初始时接触应力均匀分布在牙冠的唇侧表面，随后逐渐集中于牙冠的唇侧颈部和舌侧切缘部位。

结论

接触应力的变化导致了牙齿移动方式的改变，最初表现为倾斜运动，随后转变为扭矩运动。应通过累积位移而非初始响应来表征牙齿的移动趋势。

临床意义

所提出的方法可以整合到现有的临床软件平台中，通过生物力学模拟提高治疗的精确度。基于生物力学结果，可以制定个性化的治疗策略并进行过度矫正，以减轻副作用。