上頜磨牙根管預(yù)備后三維有限元模型的建立及加壓充填的受力分析.pdf

1、根管治療術(shù)（root canal therapy, RCT）是治療牙髓病和根尖周病的最基本和最有效的方法。近三十多年來，根管治療術(shù)的基礎(chǔ)與臨床研究、根管預(yù)備器械和預(yù)備方法、根管充填材料和方法，以及顯微根管治療技術(shù)等均有明顯進步，根管治療的成功率可達95％左右，而且明顯擴大了牙齒保存的范圍，也為修復技術(shù)的進步奠定了基礎(chǔ)。根管治療術(shù)包括根管預(yù)備、根管消毒、根管充填三個重要環(huán)節(jié)組成。根管充填的作用很重要，如果根充不密合、根充不到位等，均會影響

2、根管治療的成功率。 側(cè)壓充填法和垂直加壓充填法是兩種常用的根管充填方法，無論側(cè)壓法或垂直加壓法都需要用一定的充填壓力密合牙膠尖封閉根尖孔和側(cè)副根管。 據(jù)以往的文獻報道，由于側(cè)方加壓充填時產(chǎn)生的高應(yīng)力，側(cè)方加壓充填牙膠尖是造成無髓牙牙根縱裂的最主要原因。但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)方加壓對管壁產(chǎn)生的應(yīng)力小于垂直加壓的應(yīng)力。 口腔生物力學（oral biomechanics）可以幫助我們了解口頜系統(tǒng)的正常生理功能，預(yù)示其變

3、化，揭示其病理生理過程；指出改進診治和修復的方法，并對其作出客觀評價。對牙體組織進行生物力學研究可以幫助我們了解牙體修復與根管治療之后牙體組織的力學狀況，發(fā)現(xiàn)更好的修復方法，減少治療的失敗率。 有限元法（Finite Element Method, FEM)是口腔生物力學的一個有效的研究方法，將連續(xù)的彈性體分割成形態(tài)簡單的有限個單元，每個單元通過節(jié)點與其他單元相聯(lián)系，以單元的結(jié)合體來代替原彈性體，通過每個單元的控制參數(shù)、加載力以

4、及邊界條件的集合來求得整個彈性體的近似結(jié)果。這種方法對于邊界條件和結(jié)構(gòu)形狀都不規(guī)則的復雜問題，是一種行之有效的現(xiàn)代分析方法。為口腔生物力學研究提供了建模、分析求解和分析結(jié)果可視化等強有力的支持。 近幾年來，隨著光、電及工程技術(shù)學的迅猛發(fā)展，使高精度微小標本成像技術(shù)有了重要的創(chuàng)新和突破，并成為生物醫(yī)學影像技術(shù)的重要家族。 Micro-CT（micro-computed tomography，也叫μCT）就是其中一員。利用M

5、icro-CT 掃描的高分辨率標本圖像，加上成熟的逆向工程軟件平臺，使得建立牙齒根管系統(tǒng)精細三維有限元模型成為了可能。 實驗?zāi)康募胺椒ǎ?1. 建立成人上頜第一磨牙根管預(yù)備后的仿真形態(tài)模型，為牙齒形態(tài)學研究提供了新的有效方法。 2. 建立成人上頜第一磨牙根管預(yù)備后的三維模型，作為今后生物力學分析的基礎(chǔ)。采用人右側(cè)上頜第一磨牙為對象，應(yīng)用Micro-CT 掃描技術(shù)，用Materialise 公司的Mimics 醫(yī)學

6、工程軟件以及Raindrop 公司的GeomagicStudio 8 和Unigraphics NX 逆向工程軟件建立了上頜第一磨牙根管預(yù)備后的三維模型，為今后的牙齒生物力學分析提供一個逼真的模型，且可進一步進行計算機輔助設(shè)計的處理。 3. 建立成人上頜第一磨牙根管預(yù)備后的三維有限元模型，進行生物力學研究，對不同加載方向根管治療后牙齒的力學特性進行分析。本研究對于根管治療后牙體修復治療有較好的指導意義。 4. 利用實驗建

7、立的精細上頜第一磨牙根管預(yù)備后三維有限元模型，對垂直加壓充填和側(cè)方加壓充填時根管壁的受力情況進行分析。 實驗結(jié)果： 1. 本研究采用Micro-CT 掃描，準確、安全、無創(chuàng)傷、分辨率高，所得到的斷層信息可以較清晰的顯示牙體組織及根管系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，又不破壞標本的完整性。掃描完成以后，用Micro-CT 自帶的處理軟件，重建了牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、根管系統(tǒng)的外形，各部分的結(jié)構(gòu)分界清晰。用本方法建立的牙齒形態(tài)模型與天然牙齒具有很高的幾

8、何相似性和力學相似性，比較符合實際情況，因而能正確地反映所需要研究的臨床問題。模型還可以根據(jù)需要進行旋轉(zhuǎn)、縮放、透視等多種方式觀察。 2. 建立了人上頜第一磨牙根管預(yù)備后的精細三維有限元模型，網(wǎng)格劃分后的三維有限元模型：244,360 個20 節(jié)點四面體單元，其中牙體組織具有120,010 個單元，根管系統(tǒng)具有124,360 個單元，模型具有很高的精確度。 3. Micro-CT 的掃描圖像在逆向工程軟件中可以分辨出牙體