下前牙不同長(zhǎng)度殘根樁核冠修復(fù)的有限元研究.pdf

1、殘根是口腔臨床的常見(jiàn)病，隨著根管治療的廣泛開(kāi)展，大部分殘根經(jīng)過(guò)有效治療后得以保存，樁核冠是目前臨床修復(fù)殘根最常用、最有效的方法。 然而臨床常見(jiàn)由于各種原因，如牙齒伸長(zhǎng)、殘根齦向退出、嚴(yán)重齲壞或根折至牙齦或牙槽骨下、牙槽骨吸收等，致使牙槽骨內(nèi)的剩余牙根長(zhǎng)度較正常為短。牙根長(zhǎng)度變短后，樁核冠修復(fù)會(huì)造成牙本質(zhì)、牙周膜、牙槽骨的應(yīng)力增加，過(guò)大的應(yīng)力有可能會(huì)對(duì)牙齒及其支持組織造成損傷。本研究采用三維有限元法，以下中切牙為例，對(duì)不同長(zhǎng)度的殘

2、根，選擇樁核單冠或聯(lián)冠修復(fù)時(shí)，殘根牙本質(zhì)及牙周支持組織的應(yīng)力狀況進(jìn)行分析，以期找出適合樁核單冠或聯(lián)冠修復(fù)的殘根長(zhǎng)度范圍，為臨床變短殘根的樁核冠修復(fù)提供生物力學(xué)理論依據(jù)。 本實(shí)驗(yàn)分為以下三個(gè)部分： 1．下中切牙樁核冠三維有限元模型的建立采用CT 掃描技術(shù)與UG 軟件的自由曲面功能，結(jié)合ALGOR 有限元分析軟件，建立了樁核冠修復(fù)后的下頜中切牙及其牙周支持組織的三維有限元模型；所建模型具有良好的生理形態(tài)和幾何相似性，各部分結(jié)

3、構(gòu)清楚，適應(yīng)了口腔組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜的要求，為口腔有限元建模提供了一條具有一定特色和優(yōu)勢(shì)的新途徑，為進(jìn)一步研究下頜前牙不同基牙條件和不同修復(fù)方式的應(yīng)力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了良好基礎(chǔ)。 2．下中切牙殘根樁核單冠修復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究在第一部分所建下中切牙正常根長(zhǎng)樁核冠修復(fù)的有限元模型基礎(chǔ)上，將模型通過(guò)UG 切分、收縮命令，保持XY 軸不變，通過(guò)改變Z 軸長(zhǎng)度，得到中切牙牙根長(zhǎng)度正常及分別縮短為原長(zhǎng)5/6、4/6、3/6 四種情況的樁核單冠模型

4、，然后進(jìn)行45°斜向（與牙體長(zhǎng)軸成45°的舌唇向）與垂直向（與牙體長(zhǎng)軸平行）加載，加載部位為切緣，載荷50N，分析各組牙根牙本質(zhì)及牙周支持組織的應(yīng)力分布情況，并與正常下中切牙牙根應(yīng)力進(jìn)行比較。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示： 45°加載時(shí)：①下中切牙及各實(shí)驗(yàn)組牙齒的牙周膜、牙本質(zhì)高應(yīng)力區(qū)主要集中在根上1/3 及唇側(cè)，隨著牙根長(zhǎng)度變短，牙周膜Von Mises 應(yīng)力、最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力的應(yīng)力峰值逐漸增大；②本實(shí)驗(yàn)條件下，正常下中切牙受

5、力時(shí)，牙周膜Von Mises 應(yīng)力峰值為5.080MPa；而殘根長(zhǎng)度在6/6、5/6、4/6 時(shí)，樁核單冠修復(fù)后的牙周膜的應(yīng)力峰值分別為5.010MPa、6.512MPa、8.620MPa，為正常根長(zhǎng)時(shí)牙周膜應(yīng)力峰值的0.99 倍、1.28 倍、1.70 倍；當(dāng)殘根長(zhǎng)度在3/6 時(shí)，為11.212MPa（2.21 倍），超過(guò)其2 倍；③正常下中切牙的牙本質(zhì)Von Mises 應(yīng)力峰值為45.455MPa，當(dāng)殘根長(zhǎng)度在6/6、5/6、4

6、/6、3/6 時(shí)，單冠修復(fù)后的牙本質(zhì)應(yīng)力峰值范圍分別為40.577MPa、46.354MPa、54.336MPa、67.066MPa，增幅均未超過(guò)正常牙根應(yīng)力峰值的一半，變化幅度較小。 垂直加載時(shí)：各組牙周膜、牙本質(zhì)應(yīng)力集中趨勢(shì)與45°加載時(shí)相似，當(dāng)殘根長(zhǎng)度分別為6/6、5/6、4/6、3/6 時(shí)，殘根牙周膜應(yīng)力峰值分別為1.434MPa、1.698MPa、2.137MPa、2.954MPa；殘根牙本質(zhì)應(yīng)力峰值分別為14.763

7、MPa、18.078MPa、23.306MPa、30.273MPa，均遠(yuǎn)小于斜向加載時(shí)不同殘根長(zhǎng)度情況下的相應(yīng)應(yīng)力峰值。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示：①在本實(shí)驗(yàn)條件下，根據(jù)牙周儲(chǔ)備力原理，當(dāng)殘根長(zhǎng)度為正常根長(zhǎng)的6/6、5/6 時(shí)可用；當(dāng)殘根長(zhǎng)度為正常根長(zhǎng)的4/6 時(shí)，應(yīng)慎重選擇樁核單冠修復(fù)；當(dāng)根長(zhǎng)為正常根長(zhǎng)的3/6 時(shí)，則不可進(jìn)行樁核單冠修復(fù)； ②對(duì)比兩種加載方向的情況，側(cè)向力更易對(duì)牙周造成損傷；③牙本質(zhì)應(yīng)力變化幅度相對(duì)于牙周膜受牙根長(zhǎng)度影響

8、較小，因此臨床上進(jìn)行樁核單冠修復(fù)時(shí)更應(yīng)重視牙周膜的應(yīng)力增大可能造成的損傷。 3．下中切牙殘根樁核聯(lián)冠修復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究建立下頜側(cè)切牙三維有限元模型，并與第二部分中建立的下頜中切牙四種不同殘根長(zhǎng)度樁核單冠的三維有限元模型進(jìn)行聯(lián)冠修復(fù)組合，得到中切牙牙根長(zhǎng)度正常及分別縮短為原長(zhǎng)5/6、4/6、3/6 四種情況的樁核聯(lián)冠模型。然后在下中切牙和側(cè)切牙切緣分別用50N 進(jìn)行45°斜向加載和垂直加載。計(jì)算并分析牙周膜及牙根牙本質(zhì)的應(yīng)力狀況。

9、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示： 45°加載時(shí)：①?gòu)难乐苣?yīng)力來(lái)看，殘根長(zhǎng)度在6/6、5/6、4/6、3/6 時(shí)，Von Mises 應(yīng)力峰值分別為4.969MPa、6.175MPa、7.867MPa、9.917MPa，為正常根長(zhǎng)時(shí)牙周膜應(yīng)力峰值的0.98 倍、1.22 倍、1.55 倍、1.95 倍，均未超過(guò)其2 倍；隨著殘根長(zhǎng)度的變短，與實(shí)驗(yàn)二相應(yīng)應(yīng)力峰值相比，應(yīng)力峰值下降幅度逐漸增大；②從牙本質(zhì)應(yīng)力來(lái)看，當(dāng)殘根長(zhǎng)度在原長(zhǎng)的6/6、

10、5/6、4/6、3/6 時(shí)，聯(lián)冠修復(fù)后的牙本質(zhì)應(yīng)力峰值分別為39.978MPa、43.132MPa、49.655MPa、58.389MPa，均較單冠修復(fù)時(shí)有所下降。 垂直加載時(shí)：與樁核單冠修復(fù)時(shí)的應(yīng)力分布類似，但應(yīng)力整體下降。從應(yīng)力峰值曲線來(lái)看，隨著牙根長(zhǎng)度變短，增幅更為平緩；當(dāng)殘根長(zhǎng)度分別為正常根長(zhǎng)的6/6、5/6、4/6、3/6 時(shí)，殘根牙周膜應(yīng)力峰值為1.424MPa、1.643MPa、2.032MPa、2.728MPa；

11、殘根牙本質(zhì)應(yīng)力峰值為14.037MPa、16.852MPa、21.311MPa、28.769MPa，均小于實(shí)驗(yàn)二中的相應(yīng)應(yīng)力峰值。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示：①在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)殘根長(zhǎng)度為正常根長(zhǎng)的6/6、5/6、4/6時(shí)，可直接行樁核聯(lián)冠修復(fù)；當(dāng)殘根長(zhǎng)度為正常根長(zhǎng)的3/6時(shí)，應(yīng)慎重選擇樁核聯(lián)冠修復(fù)；②聯(lián)冠修復(fù)可以有效分散、降低殘根的牙周膜和牙本質(zhì)應(yīng)力，使殘根進(jìn)行樁核冠修復(fù)的適用長(zhǎng)度范圍擴(kuò)大，這可能是因?yàn)闅埜L(zhǎng)度越短，聯(lián)冠修復(fù)后健康牙分擔(dān)的