功能性矯治器可矯正II類錯牙合畸形的矢狀骨骼差異，在這個過程中對顳下頜關節的重塑的益處也已得到普遍承認，但關于前伸下頜的咬合重建方面存在各種意見。在有限元研究中，增加咬合高度可在TMJ中產生更有利的應力模式，但是其垂直和水平方向的增加量不一致。 Andresen建議下頜骨前伸至中性咬合，并保持咬合在息止頜間隙內。 Herren和Shaye改良了功能矯治器，使得下頜骨從II類關系前移到I類磨牙關系再向前的3-4mm。Schwarz主張下頜骨的最佳向前移動量是個體下頜向前移動最大量的一半。Woodside根據肌肉和軟組織對矯治器的反應，認為患者下頜能夠達到的最突出位置的遠端3mm處的垂直開口高度應保持恒定。Graber和Neumann提出下頜前伸至最突出位置3mm遠端。大多數作者贊成I類磨牙關系或中性咬合位置，但所有這些觀點都沒有生物力學研究。因此，本研究旨在保持垂直高度恒定的情況下，研究水平方向不同前伸量與顳下頜關節應力模式的變化。
一、材料和方法
一名12歲男孩，骨性II類，下頜后縮，覆蓋8mm，其生長模式被認為適合功能矯治器治療。
在生理休息位和另外三個位置獲得了四個咬合蠟型，這三個位置是水平前伸0mm時的HA1，水平前伸5mm時的HA2以及水平前伸7.5mm時的HA3。所有三個位置均保持垂直高度為5mm。病人分別將四個蠟型咬在嘴里，接受了5次連續磁共振掃描。外部標記的Frankfort水平面保持垂直于掃描臺。標記髁突頭和關節盤的位置，并在整個研究過程中對它們的位置變化進行描繪（Figure 1和2;1Table 1和2）。
運用MIMICS軟件在工作站上構建了顱骨的三維（3D）計算機輔助設計（CAD）模型（Figure 3）。
由于咬合是雙側對稱的，因此只建立了TMJ的左側模型。三維CAD模型完全構建后，被轉移到ANSYS軟件，被離散化為有限元素，并創建了三維有限元模型。這個有限元模型由38,250個元素和52,400個節點組成。模型中納入了TMJ組織的楊氏模量和泊松比（Table 3）。
應用邊界條件將有限元模型帶到基線位置，即生理休息位。加載條件由位移強制形變來定義，也就是說，沒有施加任何力量來引起必要形變，但下頜骨被生理性地處于目標位置。
然后，髁突和關節盤位置被分別位于HA1，HA2和HA3位置，并在模型上產生應力。使用ANSYSWorkbench 13.0軟件在三個位置進行非線性應力分析。應力位于髁頭和關節窩（主應力[PS1，PS2]）和關節盤（馮米塞斯等效應力）。所有應力均以兆帕（MPa）測量。在髁突頭，關節窩和關節盤上使用15個等距點（前后和中間側）記錄應力（Figure4，5，6）。
二、結果
在前后方向上比較髁突頭的平均應力顯示HA1與HA2和HA3的應力模式不同（Figure 7和8; Table 4）。在HA1中，在髁突頭的上方具有最高的拉伸應力，并且在髁突的后上方和后方應力值保持不變。
最大壓應力（PS2）位于髁突前部和前上部。HA2和HA3的應力模式相當。在HA2中最高的拉應力位于髁突的后上方。雖然壓應力在HA2中表現出穩定的模式，但在髁突的上部（位點8）突然下降，然后急劇變為HA3位置的拉應力。當HA1位置移動到HA2，然后到HA3時，髁突的整體應力值穩步增加。
在關節窩（Figure 9和10; Table 5）中，在HA1位置，關節窩的中部和后部出現了輕微的拉應力，關節窩的前部受到壓應力。壓應力（PS2）的最高值位于關節窩的位點1。拉應力（PS1）在上部到后部表現出穩定的模式。由于更大的前伸，HA3中的應力比HA2大。
在HA2和HA3位置，在關節窩上部和后部呈現拉應力（PS1），在前部呈現壓應力。最高的拉應力從HA2的位點10向HA3的位點11后移。HA3中壓應力（PS2）的最高值的位點比HA2（位點4）更靠內部。中外側方向的趨勢表明，在HA1中，髁突頭在中部和外側受到壓應力，但在上部受到輕微的拉應力。HA2和HA3位置的結果顯示出相似性。
在HA1位置的關節窩前部，上部和后部的所有點均發現非常輕微的拉應力（PS1）。最高的拉應力值位于內側的位點13。在HA2和HA3位置，最高的拉應力存在于關節窩內側方向。從HA2到HA3，最高的拉應力從位點13移到位點10。壓應力（PS2）存在于HA2和HA3位置的關節窩側面部位。這種變化可能是由于關節窩內髁突的角度所致。
在HA1位置，在關節盤的中間部存在最高的von Mises等效應力。（Figure 11和12;Table 6）這種模式與HA2和HA3中的模式不同。在HA2和HA3的位置，前后部應力較高，中部較低。在外側方向，在HA1位置的關節盤中部應力最小。在HA2和HA3中，內側方向的應力最小，其在上部增加，在后部稍微減小。隨著水平方向前伸量的增加，應力增加。
三、結論
1.隨著矢狀方向上咬合的增加，應力增加。
2.在HA1中，髁突的前部以及關節窩受到壓應力，髁突的上部和后部受到輕微的拉伸應力。
3.在HA2中，髁突上后方和內側受到拉應力，上前方和外側受到壓應力。在關節窩上，在后部方向上的拉應力是明顯的，在關節隆起上有壓應力。
4.隨著前伸量的增加，HA3位置上，髁突和關節窩兩側的拉應力向后方移動，從而降低了功能矯治器的有利作用。
5.應力的定量分析顯示，隨著前伸量的增加，應力強度增加。因此，可以想象最大前伸量與較小前伸量相比，應力可能跨越生理學耐受閾值。
來源：浙一口腔正畸林軍
