龈下桩修复可行性的三维有限元研究

论文摘要

残根残冠的保存和修复是口腔临床常见的治疗病例,如果因严重龋损,根折或医源性损伤等不同原因导致牙体缺损至牙龈或牙槽骨内时,修复往往难以进行。目前临床中常采用牙冠延长术和牙根牵引术,来暴露牙体缺损断缘,重建患牙的生物学宽度,之后再择期进行修复。但两种处理方法共同的特点是治疗时间长,治疗程序复杂,需要多个学科的共同合作才能完成患牙的治疗和修复,有些患者难以接受。龈下桩的设计基本思想是参考种植体修复理论,利用龈下桩在余留牙根获得的固定和支持作用,为龈下桩骨接触面骨结合形成的初期稳定创造条件,修复后希望龈下桩穿龈结构与周围软硬组织形成良好的软组织封闭状态和骨结合状态,并达到恢复患牙形态和功能的目的,避免牙根拔除或采用其它治疗方法带来的麻烦,扩大残根保存修复的适应症。本研究采用三维有限元法,以上颌中切牙为例,构建缺损至牙龈和牙槽骨内不同程度的残根利用龈下桩核冠修复后的有限元模型,分析修复后牙根牙本质、牙周支持组织及龈下桩骨接触面的应力状况和位移情况,初步判断龈下桩用于保存此类残根的可行性,并对预成龈下桩进行有限元优化设计分析,为进一步研究提供生物力学理论依据。整个研究包括以下三个部分实验:1.采用Micro CT扫描技术,结合Mimics软件、Geomagic软件和UG软件构建上颌中切牙龈下桩核冠修复后的三维实体模型,之后利用Ansys有限元分析软件建立了三维有限元模型。2.在实验一所建模型的基础上,构建四组不同程度缺损至牙龈和牙槽骨内的龈下桩核冠有限元模型。四组模型牙体缺损分别至牙槽嵴内1mm、2mm、3mm和4mm。模型的材料假设、加载条件、边界条件和接触条件的设定与实验一一致,分析各组模型牙根牙本质、牙周膜和龈下桩骨接触面的应力分布情况及龈下桩与骨接触面的位移情况。3.设计预成龈下桩,穿龈部分设计为圆柱形,根管内桩的部分设计为螺纹结构,核部位设计有固位形。在UG软件中利用参数化建模功能构建预成龈下桩,并在实验二所建立模型的基础上构建上颌中切牙预成龈下桩核冠修复的自适应模型,之后输入Ansys软件构建有限元模型。预成龈下桩螺纹结构外径和穿龈结构直径为变量,前者的变化范围为:1.0mm～2.0mm,后者的变化范围为:6.5mm～7.0mm,将龈下桩骨接触面、牙根、牙周膜和桩螺纹上的等效应力峰值和龈下桩骨接触面的最大位移设定为有限元分析输出变量。研究结果表明:1.采用CT扫描技术,结合Mimics软件、Geomagic软件、UG软件和Ansys有限元分析软件所建模型具有良好的生理形态和几何相似性,各部分结构精确,能够模拟龈下桩核冠修复的实际情况,为后续研究打下良好的基础。2.各实验组的龈下桩骨接触面上的最大位移均低于50μm,低于文献报道种植体骨接触面骨结合形成的最大位移阈值容许范围。龈下桩骨接触面上的最大位移随着桩在骨内高度的增加而增加。各实验组的龈下桩骨接触面的等效应力峰值分布在颈部,并随着桩在骨内高度的增加而减少。3.四个实验组余留牙根和牙周膜上的仍存在应力分布,同时表面的等效应力峰值随着桩在骨内高度的增加而减少。4.预成龈下桩的螺纹结构外径对骨接触区的最大位移和牙周膜等效应力峰值没有影响,而对牙根和桩螺纹上的等效应力峰值有影响。牙根上的等效应力峰值随着螺纹结构外径的增加而增加,但增加幅度不大。螺纹结构外径为1.2mm～1.5mm,即为桩所在部位为牙根最小直径的1/3～1/2时,桩螺纹上产生的等效应力峰值相对较小。5.预成龈下桩穿龈结构直径对骨接触区的最大位移和等效应力峰值及牙根、牙周膜和桩螺纹上的等效应力峰值均有明显影响,各个指标分析值均随龈下桩穿龈结构直径的增加而减少。穿龈结构直径为6.5mm～7.0mm范围时,骨接触面上的最大位移相对较小。结论:1.缺损至牙龈和牙槽骨内的残根利用龈下桩修复在理论上具有一定的可行性。余留牙根和牙周膜对维持龈下桩骨接触面的初期稳定性起重要作用。2.预成龈下桩穿龈结构的直径应大于牙根颈部的最大直径,但不宜过大。螺纹结构的外径应为桩所在部牙根最小直径的1/3～1/2。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 文献回顾
• 实验一 上颌中切牙龈下桩核冠三维有限元模型的建立
• 1 材料
• 2 方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 5 结论
• 实验二 龈下桩修复可行性的有限元分析
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 实验三 预成龈下桩的优化设计
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢