上颌骨快速扩弓器与骨骼扩弓器在颅颌复合体中应力分布及位移模式的有限元对比分析

针对传统快速上颌扩弓器(RME)存在的牙槽骨倾斜、复发率高等问题，研究人员通过三维有限元模型对比分析新型微种植体支抗上颌骨骼扩弓器(MSE)的力学特性。结果显示MSE能实现更平行的腭中缝分离，减少牙齿颊倾，同时产生更大的骨位移和应力。该研究为临床选择扩弓方案提供了重要生物力学依据。

　　

横向发育不足是正畸临床常见问题，可导致颌骨发育异常、咬合紊乱等功能障碍。传统快速上颌扩弓器(Rapid Maxillary Expander, RME)虽广泛应用，但存在牙齿颊倾、牙根吸收等副作用，尤其对骨骼成熟患者效果有限。而新兴的微种植体支抗上颌骨骼扩弓器(Maxillary Skeletal Expander, MSE)通过直接施力于骨组织，理论上能实现更纯粹的骨性扩弓，但其生物力学机制尚不明确。为此，研究人员开展了一项开创性的有限元分析研究。

这项发表在《International Orthodontics》的研究，由国内研究团队采用先进的三维建模技术，首次系统比较了RME与MSE对完整颅颌复合体的力学影响。研究团队基于高分辨率CT数据构建包含28个解剖结构的精细模型，模拟了两种扩弓装置在2/4/6圈激活时的生物力学响应。

关键技术方法
研究采用临床级CT扫描数据（0.4mm体素），通过计算机辅助设计构建包含牙齿、牙周膜、颌骨及11条颅缝的3D有限元模型。使用ANSYS软件分析不同激活次数下的应力/位移分布，设置0.25mm/圈的扩弓量，模拟真实临床条件。

研究结果
1. 骨位移与应力
MSE在所有颅缝（额鼻缝、颧颌缝等）均产生更大位移，其中腭中缝位移量达RME的1.8倍。骨应力峰值出现在梨状孔边缘，MSE组较RME高37%，证实其更强的骨改建刺激。

2. 牙齿移动特征
RME导致切牙腭向位移（0.15mm）伴伸长，而MSE使切牙颊向移动（0.22mm）伴压低。磨牙区MSE的颊移量是RME的2.3倍，但牙根应力降低19%，显示更理想的整体移动。

3. 牙周组织响应
MSE组牙周膜应力分布更均匀，最大应力集中于根尖1/3（12.8MPa），而RME在颈1/3出现应力集中（18.4MPa），这与临床观察的牙槽骨开裂风险相符。

结论与意义
该研究首次通过有限元模型揭示：MSE通过微种植体直接传递力至骨组织，产生更符合生理的"骨主导型"扩弓——腭中缝呈平行分离，牙齿移动更可控，且能减少牙周损伤。特别值得注意的是，MSE对额鼻缝的显著作用（位移量达0.35mm）提示其可能影响面中部发育，为骨性III类错颌的早期干预提供了新思路。

这些发现具有重要临床价值：对于骨骼成熟患者，MSE可避免RME常见的牙性代偿；对青少年患者，其多向缝应变特性可能引导颌骨三维发育。研究建立的精细有限元模型为后续个性化扩弓方案设计奠定了基础，标志着正畸生物力学研究进入精准量化新阶段。