唇舌侧弓丝力学性能差异的三维有限元分析

A comparative assessment of mechanical property between lingual and labial archwires using three-dimension finite element method

摘要目的:根据三托槽弯曲实验原理,应用三维有限元方法研究唇舌侧弓丝力学性能的差异.方法:建立槽沟均为0.022英寸的上颌切牙水平槽沟的Discovery唇侧托槽、垂直槽沟的第7代Kurz舌侧托槽共3颗,以及相应弓丝、结扎丝的三维有限元模型,分析不同弓丝材质、尺寸以及托槽间距下的唇舌侧弓丝的力学性能.结果:唇舌侧弓丝的载荷形变曲线图变化规律一致,主要由弓丝性质决定.弓丝材质对载荷的影响大于尺寸的影响,但小于两者的协同作用:舌侧弓丝载荷值随弓丝尺寸增大而增加(0.019×0.025英寸不锈钢丝载荷值约为同材质0.017×0.025英寸弓丝的1.46倍),但是该变化小于弓丝材质引起的变化(不锈钢丝载荷值约为同尺寸镍钛丝的2.73倍),更小于弓丝尺寸与材质共同改变所引起的变化(0.019×0.025英寸不锈钢丝的载荷值较0.017×0.025英寸镍钛丝增大约3.5倍).在相同条件下,舌侧弓丝载荷值大于唇侧.随着托槽间距的增加,唇舌侧弓丝载荷值均减小(10 mm处加载时约为16 mm处的2.42倍,12、14 mm处分别为16 mm处的1.59倍及1.33倍),前期变化幅度较大,后期趋于稳定.结论:在相同条件下,舌侧弓丝载荷值大于唇侧,提示应当选择比唇侧弓丝直径更小、刚度更低的弓丝作为舌侧矫治弓丝.临床上在选择弓丝时,首先应考虑弓丝的材质,其次为尺寸,并注意两者的协同作用,注意托槽间距对弓丝性能的影响.