综述：基于有限元分析的隐形矫治器生物力学特性系统评价

这篇综述系统评价了隐形矫治器(CA)通过有限元分析(FEA)揭示的生物力学机制，归纳了典型副作用（如“过山车效应”RCE）及改良设计（附件、动力嵴等）对正畸效率的提升作用，指出FEA作为CA生物力学研究的高效工具需更标准化研究。

　　

引言

隐形矫治器(CA)作为无托槽美学正畸技术，因其舒适性和美观性成为患者热门选择。与传统固定矫治器(FA)通过金属弓丝弹性施力不同，CA依靠聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、热塑性聚氨酯(TPU)等聚合物膜的形状恢复性产生矫治力。研究表明，CA对牙周组织压力更温和，疼痛更轻，但适应症较窄，复杂病例常需联合FA使用。

研究方法

通过Web of Science和PubMed检索CA的FEA生物力学研究，纳入29篇文献。FEA软件以ABAQUS(13/29)和Ansys(13/29)为主，但数据呈现形式缺乏统一标准。研究场景按正畸方向分类：近远中调整（18篇）、唇舌向排列（13篇）和垂直向调整（8篇）。

近远中间隙调整

拔牙间隙关闭
拔除第一前磨牙后，典型设计在尖牙(3)和后牙(5/6/7)安装附件。常见副作用为前牙舌倾/伸长和后牙近中倾斜（RCE），导致支抗丧失。弹性装置虽提高效率但加重后牙倾斜。研究发现：

• 下颌第一磨牙近舌侧按钮比近颊侧更减少倾斜（位移减少23%）
  
  
• 间接强支抗（后牙金属结扎）比直接强支抗更有效控制根移动
• 多层矫治膜（软硬层比例>50%软质）可减少邻牙干扰

非拔牙间隙开拓
后牙远移时前牙易唇倾，优化设计包括：

• II类牵引联合精度切割矫治器，使上颌磨牙远移0.13mm
• 下颌前移弹簧(AMS)配合3~7附件实现颌骨协调改建
• 个性化附件使前磨牙倾斜减少42%

唇舌向排列

转矩控制
CA膜对牙冠的固有应力不均导致根冠力矩失衡，改良方案包括：

• 动力嵴高度与膜厚度匹配（0.75mm膜+0.25mm嵴）实现控根移动
• 舌侧悬突附件分散应力至牙龈，避免旋转副作用
• 过度矫正设计（1.2°超激活）补偿舌倾

牙齿旋转
前牙旋转无需附件即可实现，但后牙旋转需特殊设计：

• 单颗牙1.2°旋转激活比多牙联合更高效
• 45°斜向附件产生最大旋转力矩（59.4°）

垂直向调整

伸长运动
水平矩形附件在切缘产生最高应力（2.00MPa），效率比椭圆附件高37%。值得注意的是，舌侧附件比颊侧更避免非预期旋转。

压低运动
前牙压低时易出现舌倾和牙根吸收，优化方案包括：

• 舌侧弹性装置减少根尖应力集中（降低64%）
• 双侧附件使磨牙压低时应力分布更均匀

牙周生物力学

PDL的应力分布与矫治设计密切相关：

• 0.75mm厚CA膜比0.5mm产生更高应力（+6%）但位移更可控
• 严重牙周炎患者应减少位移量（<0.1mm）以避免组织损伤
• CA瞬时力可达FA的8-11倍，但可拆卸特性利于口腔卫生维护

研究局限与展望

当前FEA研究多聚焦瞬时力学效应，缺乏长期动态模拟标准。未来需建立统一的建模协议和数据呈现规范，并整合生物学参数（如牙根形态）提升预测精度。CA的数字化本质与FEA技术具有天然协同性，其生物力学研究将为个性化正畸设计提供更精准的理论基础。