上颌牙弓远移过程中腭中缝区正畸支抗螺钉临界骨吸收应力的有限元分析

本研究通过有限元分析揭示了上颌牙弓远移过程中腭杠杆臂（PLA）施加的牵引力与支抗螺钉周围骨吸收临界应力（28.0 MPa）的关系，发现正中放置螺钉（HM模型）在2.892 N牵引力时即达临界值，提示临床需警惕正中放置的骨吸收风险。

　　

ABSTRACT
研究通过有限元模型量化了上颌牙弓远移时腭杠杆臂（PLA）牵引力与支抗螺钉（OAS）周围骨吸收的关系。四种模型（HM水平远移-正中放置、HP水平远移-旁正中放置、IM压低远移-正中放置、IP压低远移-旁正中放置）显示：正中放置螺钉在3.0 N牵引力时应力即超临界值28.0 MPa，而旁正中放置需3.8 N。HM模型应力增幅最显著（2.5倍），提示临床需优先选择旁正中位点以降低骨吸收风险。

Materials and Methods
基于前期研究构建腭骨、螺钉（2.0×6.0 mm）和PLA的三维模型。关键参数包括：未融合腭中缝（宽度0.5 mm）、皮质骨厚度2.0 mm、松质骨8.0 mm。牵引力梯度设置为2.0-3.8 N（增量0.2 N），通过回归方程计算临界应力对应牵引力值。螺钉-骨界面摩擦系数设为0.3，材料属性参照文献设定（皮质骨弹性模量13.7 GPa）。

Results

• 应力响应差异：HM模型在3.0 N时应力达29.836 MPa，而HP模型需3.8 N才达28.145 MPa。
• 力学机制：正中放置时PLA长臂产生较大矢状力矩，导致后螺钉颈部应力集中（HM模型）；旁正中放置因骨包绕更完整，应力分布更均匀。
• 临界力计算：HM/HP/IM/IP模型达到28.0 MPa的牵引力分别为2.892/3.616/3.049/3.885 N。

Discussion
研究首次将Li等提出的骨吸收临界应力理论应用于正畸支抗系统。临床需注意：

1. 正中放置螺钉即使使用常规2 N力，在骨密度较低（如青少年未融合腭缝）时仍可能引发骨吸收；
2. 旁正中放置因机械稳定性更优，可耐受更高牵引力（3.6-3.8 N）；
3. 20°压低牵引角度下，IM模型较HM模型应力分布更分散，但临界力仍低于旁正中方案。

Study limitations
模型假设骨密度恒定为1.8 g/cm³，未考虑个体化骨代谢差异；牵引角度固定为20°，未来需探讨不同角度对应力分布的影响。

Conclusions

1. 正中放置螺钉的颈部应力集中效应使其骨吸收风险显著升高；
2. 旁正中放置通过骨包绕效应分散应力，临界力提高25%-34%；
3. 临床建议：优先选择旁正中位点，牵引力控制在3.6 N以下，并通过CBCT评估个体骨密度。