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颌骨骨折生物力学模型的建立

王杭  田卫东  陈孟诗  李声伟  
【摘要】:目的:建立各种咬合功能状态下的颌骨内固定生物力学模型,为颌骨及颌骨骨折内固定的生物力学研究奠定基础,并评价不同的肌力加载对下颌骨骨折内固定的影响。方法:根据标准颅颌骨模型(AO提供)制作模具,用聚胺脂材料制成上下颌骨模型(材料弹性模量为6.50±0.58GPa);用中心厚度为2mm的硅橡胶模拟关节盘、关节囊等结构;建立正中咬合(ICP),前牙咬合(INC)和单侧后牙咬合(MOL)三种功能状态;根据不同咬合状态下的各肌肌力不同,通过改变咬肌(M)、颞肌(T)、翼内肌(MP)及翼外肌(LP)肌力的大小来模拟三种咬合状态下的颌骨受力情况,肌力的加载方式为弹簧加载(肌肉起止点)。以颏部骨折为例,采用电阻应变片(strain gauses)测量法测量不同肌力加载情况下(T、T+M、T+M+LP+MP)小型接骨板(上缘P1,下缘P2)上的应力变化及咬合力的变化。结果:聚胺脂合成材料所制颌骨模型形态一致,弹性模量为新鲜下颌骨的1/2;肌力加载为实际肌力的1/2,根据不同的咬合及肌肉加载情况建立了三种功能状态下的颌骨生物力学模型。颏部骨折时,在ICP、INC及MOL的状态下,咬肌与颞肌同时加载时,上、下缘小型接骨板受力最明显(P1:-1232με,-1508με,-982με;P2:-1372με,-1401με,-936με),当仅有颞肌加载时应力最小(P1:-361με,-941με,-333με;P2:-409με,-729με,-228με),当四组肌肉同时加载时,小型接骨板的受力在两者之间(P1:-829με,-830με,-540με;P2:-961με,-864με,-507με)。三种加载方式下,小型接骨板的受力有显著性的差异(F=71.89 P0.01)。即当咬肌与颞肌共同作用下,颏部的接骨板受压最明显,而翼内肌的作用可以中和其作用,减小接骨板的受力。ICP时,四组肌肉同时加载时咬合力最大(156N),颞肌与咬肌加载时次之(131N),仅有颞肌加载时最小(62N),有显著性差异(P0.05);INC时,咬合力分别为135N,110N,45N(P0.05);MOL时,咬合力分别为286N,232N,129N(P0.05)。结论:本研究成功地建立了包括上颌骨的颌骨骨折内固定生物力学模型,模拟出ICP、INC以及MOL三种功能状态,并以颏部骨折为例,进一步说明了不同的肌力加载方式对内固定应力分布及咬合力的影响,从而证实了建立由多组肌肉共同加载的颌骨功能性生物力学模型是进行一切生物力学研究的基础与保障。

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