基于患者特异性三维重建与局部欧拉-伯努利梁法的正畸弓丝弹性力估算研究

《Bioengineering》：Evaluation of the Force System Acting Within an Orthodontic Appliance

　　摘要**背景：** 单颗牙缺失的种植修复通常需要正畸手段重新塑造潜在种植修复间隙，因为邻近牙齿的迁移会导致该间隙的尺寸发生变化。在此背景下，理解正畸弓丝所产生的力系统对于控制牙齿移动至关重要，以便在正畸治疗结束时获得用于植入种植体的正确潜在种植修复间隙尺寸。**材料与方法：** 本研究基于一位25岁女性患者的锥形束CT（CBCT）图像，该患者存在上颌和下颌侧方缺牙。图像通过InVesalius和Geomagic软件进行处理，以获得患者特异性的牙颌结构三维重建模型。随后在统一的三维坐标系中对正畸托槽、粘接组件以及圆形截面的镍钛弓丝进行建模和定位。利用重建的几何模型提取弓丝的局部几何参数，并将其引入局部等效欧拉-伯努利梁公式中，以估算与托槽相关点处的弹性力分量及横向反力。**结果：** 研究发现正畸弓丝沿线力的分布不均匀。上弓丝弹性力值范围为0.044至0.383 N，下弓丝弹性力值范围为0.050至0.308 N。计算所得的托槽组件反力也因正畸弓丝几何形状和支持点位置的不同而有所变化。**结论：** 患者特异性的三维重建结合局部解析梁近似方法，为估算正畸装置中几何依赖性弹性力分量提供了一种框架。计算所得数值应被理解为基于重建几何模型推导出的等效局部力估计值，而非完整的三维力-力矩系统。