1、无托槽隐形矫治系统的生物力学研究
早期病例研究发现，隐形矫治器对牙齿整体移动及外推的效果并不能达到预期[1]，仅适用于轻度错颌畸形，而这一问题因带环及附件的使用得到了解决。近年来国内学者对该系统生物力学研究逐渐增多，彭立国等[2]利用有限元软件发现受矫治区域的牙槽骨应力较大处出现在根尖和牙槽嵴顶部，应力最大值则出现在牙槽嵴顶部，而牙周膜的最大压应力区域在内侧牙槽嵴顶部。
固定与隐形矫治器之间矫治力的比较成为当前研究的热点，一些学者认为二者之间无较大差异，彭立国等[3]根据隐形矫治系统的工作原理将其分为两种情况：1、仅牙冠唇侧接触区域有力荷载分布2、唇舌双侧全部有力荷载分布。隐形矫治器在第二种情况下与固定矫治器的应力分布、变化趋势、数值大小均非常一致。窦宁[4]等发现在隐形矫治器作用下牙槽骨和牙周膜在嵴顶处受拉和受压局部区域有应力集中，牙齿受力相比固定矫治系统更加均衡，这与彭立国等的结论基本一致。
白玉兴[5]等比较了隐形矫治技术与固定矫治技术远中移动尖牙过程的生物力学特点，结果显示，隐形矫治器的应力分布与固定矫治器基本相近，但隐形矫治器可使牙根受到的最大拉应力及最大压应力减少10%左右。两种矫治技术均能使尖牙产生倾斜移动，但使用隐形矫治器时，尖牙的旋转中心更接近根尖，应力分布更合理。
唐娜等[6]则提出了不同观点，认为隐形矫治器在控制牙近远中移动时的三维控制能力有限，该研究认为在隐形矫治器的作用下，牙体-牙周的瞬时应力很大且显著高于固定矫治器。同时在隐形矫治载荷下，尖牙有近中倾斜移动的趋势，其旋转中心在近中根中份，而固定矫治整体移动加载时，近远中牙周膜受力较均匀，唇面应力相对较大。
此外，徐琳[7]模拟了隐形矫治技术近中移动上中切牙关闭间隙的过程，结果显示矫治牙的移动类型为倾斜移动，且中切牙在移动时，其瞬时转动中心位于牙根距根尖三分之一处。王凡等[8]探寻了运用隐形矫治器使尖牙远中整体移动的最佳施力方法，当对尖牙施加的远中矫治力（F）与逆时针力偶（M）的力量比例为100：(125~130)，即M/F=7.25~7.5时，尖牙根部远中面受力最为均匀，尖牙将趋于整体移动。
2、无托槽隐形矫治器的材料性能研究
目前制作隐形矫治器的材料主要是热塑性塑料，多为聚丙烯类聚合物和共聚酯类聚合物，如美国生产的Exxis系列、德国生产的Erkodent等。夏舒迟[9]等的研究发现矫治器所受的应力随材料弹性模量增大而增大，建议选用弹性模量较小、强度极限高、具有良好应力松弛的材料制作隐形矫治器。赵志河等[10]测量了国产隐形矫治器的主要力学性能，结果发现其弹性模量为816.308MPa，极限强度约为62.45MPa，弹性极限为53.1MPa/210N，泊松比为0.30，国外最常用材料的弹性模量是2.4GPa。
Hahn[11]等分析了咬合力对正接受隐形矫治并进行旋转的上颌中切牙的影响，结果显示，咬合力均增加了前牙的压应力及旋转力矩，吞咽产生的力使得矫治牙的压应力及旋转力矩增加，但尚未发现其能加剧牙根的吸收。Vardimon等[12]在口内测量了佩戴Invisalign矫治器2周时间内上颌切牙及前磨牙的vonMises应力大小，发现应力在第1天内升高至顶峰，从第2天起开始持续减小，并在随后基本保持不变，说明牙齿的移动量在佩戴隐形矫治器的24h内最大。
Cai[13]等探究了摩擦力不同对隐形矫治器移动及转动尖牙效果的影响，当仅移动尖牙时，其最大vonMises应力随摩擦系数的增加无明显改变，且对移动量也无显著影响，当转动尖牙时该值则随摩擦系数的增加而减小，尖牙的移动量也随之减小。该研究认为，摩擦系数的增加可以减小牙移动过程，特别是旋转移动，对牙周膜的损伤。
热塑性材料在经口内佩戴后化学、力学性能等的变化，也是研究的重点之一。Bradley等[14]发现Invisalign隐形矫治器经过平均44±15天的口内佩戴后，化学性质未出现明显改变，但其脆性增加而弯曲抗性减弱。Ryokawa[15]等也进行了相似的研究，比较了8种不同热塑性材料在模拟口腔环境下的力学性能。结果显示8种材料的厚度在经加热后减少至原来的74.9%-92.6%，而经吸水后，其线性膨胀则变为原来的100.3%-119.9%，此外，所有材料拉应力均出现了降低。
另有学者提出了不同的观点，Eliades[16]等报道称，经口内小于3周的佩戴后，矫治器上发现了许多老化现象，包括维氏硬度增加等。Schuster[17]等则分析了Invisalign矫治器经两周佩戴后的结构变化，发现矫治器出现了实质性的形态变化，包括在牙尖接触区出现了磨损、表面出现非晶覆盖物，此外矫治器颊面部分的维氏硬度出现了增加，说明其脆性也增加。
参考文献：
[1]JoffeL.CurrentProductsandPracticeInvisalign®:earlyexperiences[J].JournalofOrthodontics,2003,30:348-352.
[2]彭立国.无托槽正畸矫治器的生物力学研究[D].四川大学,2007.
[3]彭立国,樊瑜波,刘展,等.无托槽矫治器作用下上颌尖牙的生物力学研究[J].医用生物力学,2007,22(2):127-132.
[4]窦宁,郭晓宁,何炳蔚.隐形矫正器作用下牙颌组织的生物力学实验分析[J].医用生物力学,2008,23(6):454-458.
[5]白玉兴,王凡,祁鹏,等.无托槽隐形矫治技术与固定矫治技术尖牙远中移动的有限元对比分析[J].现代口腔医学杂志,2009,23(3):261-264.
[6]唐娜,赵志河,王军,等.无托槽隐形矫治技术生物力学效应的有限元法研究[J].医用生物力学,2010(6):399-405.
[7]徐琳.无托槽隐形矫治器关闭上中切牙间隙的三维非线性有限元分析[D].中南大学,2010.
[8]王凡,白玉兴,祁鹏,等.无托槽隐形矫治尖牙整体移动的生物力学研究[J].医用生物力学,2007,22(2):133-136.
[9]夏舒迟.隐形矫治器的材料硬度和设计变化对其生物力学效应的影响[D].中南大学,2010.
[10]赵志河,唐娜,王军,等.无托槽正畸矫治技术的基础建模及有限元分析[J].医用生物力学,2009,24(S1):73.
[11]HahnW,EngelkeB,JungK,etal.Theinfluenceofocclusalforcesonforcedeliverypropertiesofalignersduringrotationofanuppercentralincisor[J].TheAngleOrthodontist,2011,81(6):1057-1063.
[12]VardimonAD,RobbinsD,BroshT.In-vivovonMisesstrainsduringInvisaligntreatment[J].AmericanJournalofOrthodonticsandDentofacialOrthopedics,2010,138(4):399-409.
[13]CAIY,YANGX,HEB.INFLUENCEOFFRICTIONINTRANSPARENTTOOTHCORRECTIONTREATMENT:FINITEELEMENTMETHOD[J].JournalofMechanicsinMedicineandBiology,2015:1550052.
[14]BradleyTG,TeskeL,EliadesG,etal.DothemechanicalandchemicalpropertiesofInvisalignTMapplianceschangeafteruse?Aretrievalanalysis[J].TheEuropeanJournalofOrthodontics,2015,1:5
[15]RyokawaH,MiyazakiY,FujishimaA,etal.Themechanicalpropertiesofdentalthermoplasticmaterialsinasimulatedintraoralenvironment[J].OrthodonticWaves,2006,65(2):64-72.
[16]EliadesT,BourauelC.Intraoralagingoforthodonticmaterials:thepicturewemissanditsclinicalrelevance.AmJOrthodDentofacialOrthop2005;127:403-12.
[17]SchusterS,EliadesG,ZinelisS,etal.StructuralconformationandleachingfrominvitroagedandretrievedInvisalignappliances[J].Americanjournaloforthodonticsanddentofacialorthopedics,2004,126(6):725-728.
