研究目的:建立无托槽隐形矫治器联合微种植体支抗整体内收上前牙的三维有限元模型,分析研究无托槽隐形矫治器整体内收上前牙时,后牙区不同微种植体植入高度和尖牙区不同牵引设计方式对牙齿的应力分布、初始位移趋势和牙周膜应力分布等生物力学效应的影响,以此为临床应用微种植体支抗辅助无托槽隐形矫治器内收上前牙提供理论参考。研究方法:选取一名上颌前突并且拔除第一前磨牙进行矫治的成年女性志愿者,经患者知情同意后行CBCT扫描,将采集的影像学数据以DICOM格式导出,利用Mimics20.0软件、Geomagic Studio 2015软件和Unigraphics NX 1911软件建立无托槽隐形矫治器联合微种植体支抗整体内收上前牙的三维有限元模型,通过Ansys Workbench 2019软件对设计的五个工况进行分析。工况A:矫治器加力整体内收前牙,使矫治器在尖牙远中缩短0.25 mm,即单侧矫治器总长度缩短0.25 mm;工况B:在工况A的基础上,微种植体植入于第一磨牙与第二前磨牙之间牙槽嵴顶上方4 mm,与尖牙处矫治器的牵引钩进行150 g力牵引;工况C:在工况A的基础上,微种植体植入于第一磨牙与第二前磨牙之间牙槽嵴顶上方8 mm,与尖牙处矫治器的牵引钩进行150 g力牵引;工况D:在工况A的基础上,微种植体植入于第一磨牙与第二前磨牙之间牙槽嵴顶上方4 mm,与尖牙上的Power arm进行150 g力牵引;工况E:在工况A的基础上,微种植体植入于第一磨牙与第二前磨牙之间牙槽嵴顶上方8mm,与尖牙上的Power arm进行150 g力牵引。分析后牙区不同微种植体植入高度和尖牙区不同牵引设计方式对牙齿的应力分布、初始位移趋势和牙周膜应力分布等生物力学效应的影响。研究结果:建立了包括上颌骨、上颌牙列、牙周膜、无托槽隐形矫治器、附件、Power arm和微种植体在内的无托槽隐形矫治器联合微种植体支抗整体内收上前牙的三维有限元模型。五个工况中,侧切牙和尖牙的牙根均受较大的等效应力,主要集中于侧切牙牙根的唇侧颈1/3和腭侧颈1/3,尖牙牙根的唇侧面和腭侧根中1/3、根尖1/3,最大牙周膜等效应力均位于尖牙上,主要集中于尖牙牙根的远中颈部和根尖区。在矢状向上,尖牙区的牵引设计方式相同,植入高位微种植体时切牙向腭侧倾斜的位移趋势、尖牙向远中倾斜的位移趋势较低位微种植体小。微种植体对尖牙区施加牵引力后,后牙的近中位移趋势均较不施加牵引力时减小,尤其是在工况D和工况E中,后牙的近中位移趋势显著减小。在微种植体植入高度相同时,与对矫治器的牵引钩施力相比,对Power arm施力使侧切牙向腭侧倾斜的位移趋势增大,尖牙向远中倾斜的位移趋势和后牙向近中倾斜的位移趋势均减小,但对Power arm施力会增加后牙牙冠的近中扭转趋势。在垂直向上,与低位微种植体相比,高位微种植体对矫治器的牵引钩进行施力时,切牙的伸长趋势减小、尖牙的压低趋势增大。微种植体对Power arm施力时,切牙由伸长位移趋势变为压低位移趋势,尖牙和第二前磨牙的压低位移趋势明显比对矫治器的牵引钩施力时减小,第一磨牙由压低位移趋势变为伸长位移趋势,第二磨牙的伸长位移趋势减小,其中应用高位微种植体对Power arm施力牵引使切牙的压低位移趋势进一步增大。在水平向上,微种植体植入高度对各牙齿的水平向位移趋势无明显影响。在不施加任何牵引力时或对矫治器的牵引钩进行施力时,尖牙表现为向腭侧倾斜的位移趋势;第二前磨牙表现为向颊侧倾斜的位移趋势;第一磨牙和第二磨牙表现为向腭侧倾斜的位移趋势。而对尖牙上的Power arm进行施力时,尖牙向腭倾斜的位移趋势减小;第二前磨牙也向由颊侧倾斜的位移趋势变为向腭侧倾斜的位移趋势;第一磨牙向腭侧倾斜的位移趋势、颊尖伸长量均明显增大;而第二磨牙仍表现为向腭侧倾斜的位移趋势和颊尖伸长。研究结论:1、应用无托槽隐形矫治器内收上前牙过程中,应力集中于侧切牙和尖牙,应警惕侧切牙和尖牙的牙根发生吸收的风险。2、后牙区植入微种植体能有效保护后牙支抗,特别是应用微种植体与尖牙上的Power arm进行牵引能更加有效地保护后牙支抗,但同时会增大后牙近中扭转趋势,临床上可主动设计后牙远中旋转移动来抵消后牙的近中扭转。3、应用高位微种植体进行施力牵引有利于上前牙的转矩控制,减轻上前牙内收时的倾斜移动趋势,配合尖牙上的Power arm进行施力还能够有效减小前牙内收时覆牙合加深的趋势,减轻后牙区牙齿近中倾斜、逆时针旋转导致的“过山车效应”。4、微种植体与Power arm进行牵引能在前牙内收时对尖牙产生更好的控根作用,并减小尖牙的牙根和牙周膜所受的应力,降低尖牙发生根吸收的风险。5、应用微种植体与Power arm进行牵引在一定程度上有利于尖牙和第二前磨牙的转矩控制,但不利于对磨牙区的转矩控制,因此对磨牙区还应增加适量的冠颊向转矩,防止发生磨牙区的转矩失控。