支氣管哮喘( 簡稱哮喘) 作為一種異質(zhì)性疾病, 其發(fā)病機制復(fù)雜多樣, 病理生理改變和臨床表現(xiàn)同樣具有多樣性。表型( Phenotypes) 是指生物體的可觀察特征, 是基因型和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果[ 1] ; 它也是能將生物體分成不同獨立類群的一系列特征[ 2] 。近年來, 學者們對哮喘的表現(xiàn)和治療反應(yīng)的異質(zhì)性認識不斷增加, 從哮喘的不同角度進行觀察并歸納出多種臨床和炎癥表型。雖然對這些表型尚未達成共識, 但它有助于深入認識哮喘的發(fā)病機制, 有助于獲得對哮喘進行更有針對性的治療策略。 目前現(xiàn)有的哮喘的分類主要依據(jù)是疾病病因、疾病的控制水平與嚴重程度[ 3] 。這些分類往往不能很好的反映哮喘的異質(zhì)性。2009 版的哮喘防治指南( GINA) 首次將“表型”的定義引入, 并提出基于表型的分類有助于指導治療及判斷預(yù)后[ 3] 。雖然指南并沒有明確作出哮喘表型的分類, 但這足以顯示出學界對哮喘表型分類的關(guān)注。目前, 對哮喘的表型分類仍無統(tǒng)一的共識, 以不同的方法和分類原則可有不同的分類。
牙齒正畸過程中，矯牙托槽的介入和滑動容易導致唇頰軟組織出現(xiàn)較大反應(yīng)，矯治初期常見軟組織損傷和潰瘍?？谇徽t(yī)療領(lǐng)域采用臨床案例統(tǒng)計方法進行定性分析，缺乏生物力學機制的定量解釋。為此，開展唇頰—托槽—牙齒的三維模型有限元分析，計算托槽引起的唇頰軟組織的力學反應(yīng)，其中涉及復(fù)雜耦合的接觸非線性、材料非線性和幾何非線性。首先，根據(jù)唇頰生物組成特點，優(yōu)化選取二階奧格登（Ogden）超彈性本構(gòu)模型，對類脂肪材料的唇頰軟組織進行表征。其次，根據(jù)口腔活動特點，建立托槽介入和正交滑動的兩階段仿真模型，并對關(guān)鍵接觸參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置。最終，采用整體模型—子模型的兩層次分析方法，基于整體模型計算得到的位移邊界，實現(xiàn)子模型高精度應(yīng)變的高效求解。針對正畸過程中四種典型牙齒形態(tài)的計算結(jié)果表明：① 軟組織最大應(yīng)變沿托槽尖銳邊緣分布，與臨床觀測的軟組織變形輪廓一致；② 隨著牙齒排齊，軟組織的最大應(yīng)變也隨之減小，與矯治初期常見損傷和潰瘍以及矯治后期患者不適感減輕的臨床表現(xiàn)相符。本文的方法可為國內(nèi)外口腔正畸醫(yī)療領(lǐng)域的相關(guān)量化分析研究提供參考，進一步有益于新型矯治裝置的產(chǎn)品研發(fā)分析。
目前研發(fā)的新型國產(chǎn)正畸裝置中，托槽與形狀記憶合金（SMA）弓絲之間的止鎖機制是控制牙體精準矯正的關(guān)鍵。為滿足臨床治療中的止鎖力需求，止鎖螺栓的緊固扭角及所需要的扭矩大小需要精準設(shè)計。為此，本文開展止鎖機制的設(shè)計研究，分析緊固扭角與止鎖力的對應(yīng)關(guān)系，確定有效的扭矩值，其中涉及復(fù)雜耦合的接觸、材料和幾何非線性特征。首先，針對SMA弓絲的三點彎曲實驗數(shù)據(jù)，開展基于參數(shù)正交實驗設(shè)計的仿真分析，確定SMA超彈性材料參數(shù)。其次，建立螺栓旋緊和弓絲拉拔的兩階段精細有限元仿真模型，通過關(guān)鍵接觸參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，實現(xiàn)非線性分析收斂。最后，開展三種緊固扭角情況下的多組標定實驗。本研究通過設(shè)計分析與標定實驗的對比結(jié)果表明，各情況下止鎖力的設(shè)計分析值與標定均值的偏差在10%以內(nèi)，設(shè)計分析方法有效可靠。本研究最終確定臨床應(yīng)用的緊固扭角為10°，額定扭矩為2.8 N·mm。綜上，本文所得關(guān)鍵數(shù)據(jù)可用于新型正畸裝置的臨床方案設(shè)計和后續(xù)機械優(yōu)化，研究方法可為包含SMA材料的醫(yī)療器械受力分析提供有益參考。