核高度及樁核彈性模量對樁核冠修復體應力分布影響的三維有限元分析.pdf

1、目的:
　　 通過有限元分析軟件,針對不同冠根比例的牙體缺損,分析不同樁核材料在不同核高度的情況下,牙本質內的應力分布情況,從而尋求優(yōu)化的樁核設計方案,以輔助臨床的設計。
　　 方法:
　　 1.根據(jù)王惠蕓報道數(shù)據(jù),選擇正常的離體上頜中切牙一顆,采用螺旋CT掃描機,垂直牙體長軸掃描,層厚0.5mm,共獲取從切端到根尖斷層圖像47張。
　　 2.圖像經Mimics建立正常牙體三維模型,導入Geomagic

2、Studio軟件處理,建立不同冠根比,核高度及材料的牙體缺損及樁核冠修復的三維有限元分析模型。
　　 3.利于Ansys11.0軟件對所建立三維幾何模型進行網(wǎng)格分割,模擬正常咬合、啃咬及外傷情況對三維有限元模型加載,并根據(jù)牙根內應力分布情況進行分析比較。
　　 結果:
　　 1.通過CT掃描,Mimics,Geomagic Studio三維建模軟件和Ansys有限元分析軟件建立了不同冠根比例、樁核材料及核高度修復

3、前牙殘根的三維有限元模型。
　　 2.樁核冠修復體所受應力的總體趨勢:最大主應力、最小主應力、等效應力均在牙根外表面于牙骨質交界處及樁-牙本質交界面有集中現(xiàn)象。牙根外表面應力集中區(qū)峰值小于樁牙本質交界面所受應力峰值。三種加載方式下,樁所受最大主應力、等效應力大于牙根表面所受最大主應力、等效應力;而樁所受最小主應力小于牙根表面所受最小主應力。
　　 3.核高度取最大極限值時,在水平、斜向、軸向加載條件下,牙本質所受最大主應

4、力分別為76.951、44.232和3.886MPa,等效應力分別為62.492,、39.185和9.042MPa:樁所受最大主應力分別為98.180、48.967和9.644MPa,等效應力分別為95.791、67.671和19.600MPa。核高度取最小極限值時,在水平、斜向、軸向加載條件下,牙本質所受最大主應力分別為77.899、43.743和3.469MPa,等效應力分別為64.549、41.133和11.702MPa;樁所受最

5、大主應力分別為97.912、48.678和10.961MPa,等效應力分別為96.809、60.776和23.170MPa。核高度取最大及最小極限值的中間值時,牙本質及樁所受最大主應力和等效應力峰值最小,在水平,斜向,軸向加載條件下,牙本質所受最大主應力分別為76.465、43.030和3.212MPa,等效應力分別為59.477、38.521和6.700MPa,樁所受最大主應力分別為97.632、28.446和10.698MPa,等效

6、應力分別為95.174、60.548和16.506MPa,但其峰值與極限值條件下峰值差值通常小于最小實驗數(shù)值的5％。
　　 4.冠根比例的增大促進修復體內應力集中,應力峰值于冠根比基本成正比。如以冠根比為1的修復體作為基準,冠根比1.3的修復體所受等效應力峰值為對應冠根比為1的修復體內等效應力1.25-1.38倍;而冠根比0.77的修復體所受等效應力峰值為對應冠根比為1的修復體內等效應力的70％-80％。
　　 5.牙根

7、頸部牙本質的應力峰值,隨樁材料彈性模量的升高而下降,樁-牙本質界面的應力峰值則隨樁材料彈性模量的升高而升高。
　　 結論:
　　 1.核高度不是影響修復體應力分布和峰值的決定因素,但過高過低的樁核對修復體都會產生一定的應力集中效果,因此合理設計的核高度對降低牙本質受力,保護牙根有一定的建設性意義,建議在使核高大于4mm的前提下,適當降低核高度。
　　 2.與牙本質彈性模量相接近的樁材料,使應力集中與牙根頸部,不適

8、合用于修復牙頸部薄弱的牙體缺損;彈性模量較高的金屬樁修復,改變了牙本質內原有的應力分布模式,在樁-牙本質交界形成應力集中,樁承擔了大部分的牙合力,降低了牙本質內的應力水平,在一定程度上保護了牙體組織。
　　 3.同樣強度力作用下,水平加載對修復體破壞最大,軸向加載對修復體基本無破壞性,斜向加載作用介于上述二種加載方式之間。
　　 4.修復冠根比例失調的牙體缺損時,金合金樁核材料能更好的平衡牙根內外應力分布,可能是樁核冠修

9、復的較好選擇。鈷鉻合金,鈦合金材料由于自身彈性模量較高,使樁-牙本質交界出現(xiàn)明顯應力集中現(xiàn)象,其破壞作用超過了樁核承擔修復體所受一部分應力并平衡應力分布的有利影響;而玻璃纖維樁核材料與牙本質彈性模量相近,自身不能分擔修復體所受應力,難以起到改變和平衡牙本質內應力分布的作用,如以其修復冠根比例已經失調的牙體缺損,會進一步加重牙頸部牙本質內應力集中。而彈性模量介于中間的金合金材料一定程度上平衡了樁核對剩余牙體的利弊影響,可被考慮為冠根比例失