3.1 实验方法的选择 目前对正畸托槽黏结质量的研究方法主要有体外黏结强度试验、临床随机对照试验及有限元分析方法，目前也有国内外学者开始应用无限元应力分析法对模型进行研究
[11]。
体外黏结实验是研究托槽黏结强度常采用的研究手段,包括不同黏结剂、牙面的处理方法、力的加载方式及保存方法等方面的比较，但它有很多不可控制的因素，如牙面形态和釉质表面结构，黏结剂层厚度和均一性，实验者操作的规范性，环境温度和湿度，样本的保存等[12-15]。它的实验结果是一个统计学均值，均值间存在25%~35%的均差。
临床随机对照实验是采用十字口腔分割法比较一段时间内实验组和对照组托槽的脱落率，进行统计学分析得出结论，但很难做到随机和双盲，难以达到临床随机同期对照实验的效果；而且此方法比较的是一段时间内托槽的脱落率，无法观察到托槽脱落时的状态，很容易产生临床不一致性；由于患者存在个体差异，不同患者的错牙合 类型及严重程度并不相同，对于实验的基本参数难以做到完全相同。
有限元分析方法可以避免体外粘结实验的不确定性因素，获得更为准确的结果。有限元法通过对实体模型进行网格划分，将其划分为由多个单元组成的有限元模型，每个小单元力学特征的总装效果反映出结构的整体力学特性，根据口腔各部分组织结构机械性能的不同对各部分组件加以参数定义，这样就利用计算机建立了可以模拟口腔受力变化的操作平台，把某一方向，某一大小的力加载于模型任意部位。有限元分析法与先进的计算机技术相结合，具有其他方法无可比拟的优点:①能够给出所需模型任意部位的应力和位移状况。②不仅能给出数值结果，还能由计算机自动绘出立体图像。③一旦生物医学模型被转化成数字力学模型，就可以使用同一模型进行各种加载状况的计算，保证了模型的完全相似。④同一计算程序可以用来对多种不同的模型进行计算分析。⑤由于使用了计算机手段，庞大数据的处理变得较为容易，因而不管研究对象的几何形状、材料性质、支持条件和加载方式多么复杂都能进行分析，迅速得出结果。有限元法是口腔正畸生物力学研究中一种先进、有效和方便的数值分析方法，由于其具有建模方便，分析结果形象直观等优点所以本实验采用三维有限元分析方法来研究外力作用下托槽黏结剂界面的应力分布。且近年来随着计算机技术的高速发展使有限元分析过程中的大量数据计算成为可能，这也为该方法更为广泛的应用提供了条件。
3.2 结果参数的选择 物体由于外因(受力、温度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。通常将物体内部所研究的点视为一个无穷小的六面体单元，当单元体边界取向发生改变时，其上之应力也随之改变。应力是物体在承受外力时内部各点相互作用的结果，一般情况下，同一点上不同方向的应力是不同的。同截面相切的力称为剪应力或切应力。第一主应力为三向主应力中最大的一个，通常为张应力或压应力，Von-Mises应力是将压应力、拉应力、剪应力的不同分量用数学方法综合起来产生的一个单独的标量。这个标量常用于表示某种材料承受的总体应力情况，Von-Mises应力为按照第四强度理论所计算出的平均应力，第四强度理论认为形状改变比能是引起材料流动破坏的主要原因，它是分析复杂应力状态下界面破坏的主要强度理论，可以作为判断材料哪里会出现磨损或衰竭的可靠指征，在口腔生物力学中常以此作为该组织的应力指标。
最大应力是黏结失败的关键因素，而平均应力对黏结质量没有太大的意义[16]。有研究表明，同种性质的荷载力不管力值是多大，其产生的最大应力与平均应力的比值是一定的。拉力荷载下比值是5，剪切力荷载下比值是1.7，由于最大应力值是平均应力值的几倍，所以它才是黏结失败的决定性因素。所以选择了这3种应力的最大应力作为结果参数。
3.3 研究样本的选择 临床上使用的各厂家金属网底托槽的网丝间距数据范围在0.17~0.22 mm之间，为了建模方便选择0.2 mm这个均值作为本实验的一个样本。根据托槽破坏的模式分析，在破坏的两个过程中，第2个过程是网底能增强托槽黏结强度的主要原因，相同的黏结剂嵌入网孔面积不同的托槽底面，最大应力会有差异，作者预测在保证黏结剂固位型的条件下，网孔面积大的托槽所受最大应力越小，黏结剂的抗破坏能力更强，所以选择0.4 mm网丝间距为另一个样本。
3.4 实验结果分析 本文讨论了两种网丝间距(0.2，0.4 mm)的托槽底面。实验结果0.4 mm网丝间距的托槽底面的局部危险应力小，即托槽网孔面积大的托槽对应的黏结剂抗破坏能力强。Wang等[17]对六种不同底面设计的托槽进行了黏结强度实验，不同底面网孔面积(mm2)托槽黏结强度的排序由大到小：对应的网孔面积为5.1×10-2 > 3.1×10-2 > 2.9×10-2，结果证明网孔面积大的托槽黏结强度越大，与本实验三维有限元分析得到的结论是一致的。固位型和抗力型是保证黏结强度的必不可少的因素，两者缺一不可。三维有限元分析法只能计算应力分布和位移情况，反应抗力型的优劣，但不能反应材料的固位型。网丝间距越大，局部危险应力越小，黏结剂自身抗破坏性能会增加，但是网底对黏结剂的固位力会下降，如何在能够保证固位型的情况下，计算出最大的网丝间距还需做大量的临床实验研究。
本实验对牙齿进行了约束，而实际上牙齿周围存在牙周膜，使得牙齿并不是完全固定的。如何精确的建模，真实的反应口腔的真实情况是今后努力的方向
[18-20]。三维有限元分析方法可以为托槽底面设计的创新提供更多的突破口，在不久的将来高质量的正畸托槽会相继问世。在保证黏结剂固位型的情况下，网丝间距越大，即网孔面积越大，黏结剂自身抗破坏能力越强，托槽黏结强度越大。
