根管治療后上頜前磨牙修復方式的三維有限元比較研究.pdf

1、研究背景： 上頜前磨牙是口腔中解剖形態(tài)、位置和功能都相對特殊的牙齒，臨床上進行根管治療的比例較高，治療后修復失敗的發(fā)生率也較高。目前臨床上多選擇全冠修復方式對根管治療后的上頜前磨牙進行保護，但是近年來越來越多的研究認為，在修復根管治療后的上頜前磨牙時，全冠修復為了獲得足夠的修復空間，需磨除大量的牙體組織，會使根管治療后上頜前磨牙的抗折力進一步減小，修復體就位后若受到異常咬牙合力，會增加上頜前磨牙牙頸部牙折的發(fā)生率，因此選擇一種適

2、合的修復方式保護根管治療后的上頜前磨牙是臨床醫(yī)生面臨的一大問題。全瓷嵌體和全瓷MOD高嵌體是近年來隨著全瓷技術在口腔修復體制作中的廣泛應用，而被重新重視的一種修復方式，為更好的修復根管治療后上頜前磨牙提供了新的途徑。以往在國內由于全瓷材料脆性大、耐磨性差等自身性能不足的原因，影響了其臨床使用率，近年來全瓷材料的性能有了較大的提高，人們對全瓷嵌體和全瓷MOD高嵌體的作用有了新的認識。相對于金屬嵌體和全冠修復，全瓷嵌體不需要進行預防性擴展，

3、牙體組織的抗力和強度喪失較少，另外全瓷嵌體通過樹脂粘接固位提高了嵌體的固位力，減少了為增加固位力而進行的牙體預備。全瓷MOD高嵌體是一種Ⅱ類洞瓷嵌體的變體，其覆蓋整個(牙合)面的修復設計一定程度上保護了剩余牙體組織，同時未損傷牙頸部牙體組織，對牙頸部牙齒抗折力喪失的影響較小，符合當前盡可能保留牙體組織的治療原則。但是臨床中選擇何種修復方式保護根管治療后上頜前磨牙，使修復體就位后應力產(chǎn)生更合理、分布更均勻，達到最佳的遠期修復效果，需要從各

4、個方面綜合考慮，因而有必要從生物力學的角度進行專門的研究。 研究目地： 本研究通過運用Micro-CT掃描技術結合FreeForm、Mimics等逆向工程軟件建立根管治療后上頜前磨牙四種修復方式的三維有限元模型，分析復合樹脂、全瓷嵌體、全瓷冠和全瓷MOD高嵌體對牙體組織應力產(chǎn)生和分布的影響。建立Cerec、Cercon、EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-CeramAlumina、In-CeramZirconia六

5、種全瓷MOD高嵌體修復根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型，比較它們的應力分布規(guī)律，借以為臨床工作提供一些有價值的信息。 材料與方法： 第一部分： 1、建模原始數(shù)據(jù)的獲得：選擇南方醫(yī)科大學附屬南方醫(yī)院口腔醫(yī)學系齒槽外科因正畸拔除一顆牙體完好、形態(tài)正常成人上頜第一前磨牙，游標卡尺測量其外形，牙齒尺寸在王惠蕓所報道的中國人恒牙牙體測量統(tǒng)計平均值范圍內。常規(guī)逐步后退法完成根管預備，牙膠尖充填、玻璃離子基底、復合樹脂充填，

6、而后環(huán)氧樹脂包埋固定。對牙齒標本進行MiCro-CT掃描，掃描時保持牙體長軸與檢查床平行，與掃描平面垂直。掃描自牙尖至牙根尖，層厚間距125μm，獲得牙齒三維動態(tài)圖像。通過MiCro-CT自帶分析軟件，將獲得牙齒三維動態(tài)圖像轉化成為Mimics軟件可識別的冠根向截面圖(bmp格式)，共獲得斷層影像168張。 2、約束邊界及設置條件：約束邊界以牙槽嵴頂為標準水平高度，牙根固定于牙槽窩內。假設條件：本實驗所涉及生物材料的材料力學特性

7、均假定為均質、連續(xù)和各向同性。受力時模型各截面不產(chǎn)生相互滑動，各單元有足夠的穩(wěn)定性。 3、三維有限元模型的建立：將獲得的掃描圖像輸入Mimics進行三維模型重建，圖像分割后獲得包括牙釉質和牙本質各部分的三維模型，將重建好的三維模型導入Freeform進行模型修改和手工鋪面，最后以IGES格式導入ANSYS有限元軟件，網(wǎng)格劃分后，最后形成包含牙釉質、牙本質、牙髓腔、牙槽骨的三維有限元模型。 4、三維有限元模型的驗證：垂直加

8、載位于上頜第一前磨牙牙冠中央窩處，45°角斜向加載位于舌尖三角嵴中部，方向與牙長軸成45°角。載荷力大小模擬上頜第一前磨牙最大駘力均為270N。加載方式為靜態(tài)方式。 第二部分： 1、采用實驗(一)建立的復合樹脂修復根管治療后上頜前磨牙的三維有限元模型。分別建立基于Cerec材料的全瓷嵌體、全瓷冠、全瓷MOD高嵌體修復根管治療后上頜前磨牙的三維有限元模型。 2、定義材料和邊界條件同實驗(一)。 3、載荷條件

9、同實驗(一)。 4、觀察指標：四種修復方式修復根管治療后上頜前磨牙的三維有限元模型不同加載條件下牙本質內的第一主應力(S1)、第二主應力(S2)、第三主應力(S3)、Von-Mises(Seqv)應力的峰值及分布，實驗結果為根據(jù)云紋圖記錄的應力數(shù)值。 第三部分： 1、采用實驗(二)建立的基于Cerec全瓷材料的MOD高嵌體修復的根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型，建立Cercon、EmpressⅠ、Empress

10、Ⅱ、In-CeramAlumina、In-CeramZirconia材料的全瓷MOD高嵌體修復的根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型。 2、定義材料和邊界條件同實驗(一)。 3、載荷條件同實驗(一)。 4、觀察指標同實驗(二) 結果： 1、建立了復合樹脂修復根管治療后上頜前磨牙精確三維有限元模型，建成后共生成106597節(jié)點，形成68376個等參四面體單元。 2、模擬建立了全瓷嵌體、全瓷冠、

11、全瓷MOD高嵌體修復的根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型。 3、四種修復方式修復后在進行垂直應力加載時：復合樹脂修復產(chǎn)生的S1、S2、S3均明顯大于其他三種修復方法，產(chǎn)生的Seqv也比較接近最大值；全瓷冠修復產(chǎn)生的Seqv應力最大；全瓷嵌體修復產(chǎn)生的各種應力峰值均小于其它三種修復方法，尤其產(chǎn)生的Seqv應力明顯小于其他三種修復方法；而全瓷MOD高嵌體修復的各種應力峰值均處于其他修復方式的中間狀態(tài)。 4、四種修復方式修復后

12、在進行45°角斜向應力加載時：復合樹脂修復產(chǎn)生的S1、S2、S3均明顯大于其他三種修復方法；全瓷嵌體產(chǎn)生的Seqv最大；全瓷MOD高嵌體修復產(chǎn)生的S1、S2、Seqv均小于其它三種修復方法，尤其是Seqv明顯小于其他三種修復方法；全瓷冠修復產(chǎn)生的S3最小。 5、四種修復方式修復后牙本質應力的峰值分布比較：四種修復方式在應力加載時均在加載部位出現(xiàn)應力集中；垂直加載時，咬(牙合)力沿著牙冠、牙頸、牙根依次傳遞，呈現(xiàn)應力遞減趨勢。斜向

13、加載時復合樹脂、全瓷嵌體、全瓷冠修復均在相應側牙頸部出現(xiàn)應力集中，全瓷MOD高嵌體修復在斜向加載時未出現(xiàn)明顯應力集中區(qū)。 6、六種全瓷材料MOD高嵌體修復后在進行垂直應力加載時：In-CeramZirconia產(chǎn)生的S1、S2、S3均大于其他五種全瓷材料，但產(chǎn)生的Seqv最??；EmpressⅠ產(chǎn)生的S2、S3最小，但產(chǎn)生的Seqv最大；EmpressⅡ產(chǎn)生的S1最小。六種材料產(chǎn)生的不同應力峰值之間沒有明顯的差別。 7、六

14、種全瓷材料MOD高嵌體修復后在進行45°角斜向應力加載時：EmpressⅡ在各種應力的比較中均小于其他五種修復材料，但除Von-Mises(Seqv)明顯小于其他五種修復材料外，其他三種應力比較差別不明顯；In-CeramAlumina產(chǎn)生的S1最大；In-CeramZirconia產(chǎn)生的S2最大；EmpressⅠ產(chǎn)生的S3、Scqv最大。除EmpressⅡ產(chǎn)生的Seqv以外，其他不同材料產(chǎn)生的不同應力峰值之間沒有明顯的差別。

15、8、六種全瓷材料MOD高嵌體修復后牙本質應力分布趨勢也很近似，在應力加載時均在加載部位出現(xiàn)應力集中。垂直加載時，咬j}合力沿著牙冠、牙頸、牙根依次傳遞，呈現(xiàn)應力遞減趨勢，斜向加載時牙本質應力未出現(xiàn)明顯的應力集中。 結論： 1、利用Micro-CT掃描技術結合FreeForm、Mimics等逆向工程軟件可建立根管治療后上頜第一前磨牙不同修復方式的三維有限元模型，模型結構層次清晰、單元劃分精細、具有極佳的力學和幾何學相似性。

16、 2、四種修復方式在垂直加載條件下，四種修復方式都能夠對牙體組織產(chǎn)生一定的保護作用。但復合樹脂修復與全瓷冠修復均在一定程度上產(chǎn)生了較大的應力集中，而基于Cerec材料的全瓷嵌體修復在應力產(chǎn)生方面明顯優(yōu)于其他三種修復方式。 3、四種修復方式在45°角斜向加載條件下，全瓷嵌體產(chǎn)生的Seqv明顯大于其他三種修復方式，且超出了牙本質所能承受的生理限度。其他三種修復方式都能夠對牙體組織產(chǎn)生一定的保護作用；基于Cerec材料全瓷MO