论文摘要
目的:利用三维有限元分析方法探讨修复单侧后牙游离端缺失的种植固定桥科学方法,使之结构和功能更加合理。修复单侧后牙游离端缺失,通过建立该设计的三维有限元模型,分析不同桥体长度下种植桥体连接体横截面适宜受力面积,以及在不同桥体长度不同连接体面积时种植体-骨界面和连接体的应力变化,为种植固定桥合理设计提供参考。方法:本研究通过三个实验完成:1、选取一牙列基本完整离体下颌骨,使用ATOS扫描仪进行三维扫描;然后将右侧第一前磨牙至第二磨牙从牙冠与牙根分界处水平截断,并分别将第一前磨牙至第二磨牙体预备成金属烤瓷全冠去除瓷层后的形状,再用ATOS扫描仪对其分别进行扫描:采用两次扫描所得数据图像传输与一系列计算机软件相结合的方法,完成了局部离断下颌骨三维实体模型的重建。并在此基础上模拟不同位置种植体支持局部固定桥的三维有限元模型。2、在此基础上通过局部修改,改变连接体横截面积,在模型Ⅰ的基础上分别建立连接体横截面积为3、4、5 mm2吋的三组模型Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ,在模型Ⅱ的基础上建立连接体横截面积7、8、9mm2时的三组模型Ⅱ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅲ,同时选择通过牙冠和种植体长轴的加载方式,利用有限元分析软件找出连接体变形量小于或等于0.001mm时连接体横截面积。3、在实验一和实验二建立模型的基础上,选择通过牙冠与种植体长轴的加载方式,选取不同情况下种植体周围骨界面和连接体部的最大应力值,利用有限元分析软件分析其变化规律。结果:1、成功建立了具有良好几何相似性的三维有限元模型Ⅰ和模型Ⅱ。模型中的种植体可以根据需要单独提取观察,可以对模型任意部分进行提取和旋转,并进行多种方式观察,还可以按照不同的研究目的对模型进行修改。2、在两组模型中,可以看到桥体受载时,与牙冠相连的连接体部应力集中现象较为明显,且出现最大变形。在模型Ⅰ中,3、4、5 mm2时连接体最大变形量分别为0.00106、0.000938、0.000563 mm;在模型Ⅱ中,7、8、9mm2时连接体最大变形量分别为0.00118、0.000958、0.000785 mm。3、邻接种植体颈部的皮质骨应力较为集中;桥体长度的增加是种植体-骨界面应力增加的因素之一:桥体连接体横截面积的变化对种植体-骨界面应力变化并无影响;在桥体长度不变的情况下,随着连接体面积的增加,连接体最大综合应力有逐渐减小的趋势;在模型Ⅰ和模型Ⅱ中,近中连接体最大综合应力都大于远中连接体,且在模型Ⅱ中,中间连接体的最大综合应力都大于近中和远中连接体的应力。结论:利用工业用ATOS流动式光学扫描仪技术和一系列计算机软件相结合的方法建立离断下颌骨及单侧带游离端缺失种植固定桥三维有限元模型是切实可行和有效的。从生物力学方面看,在载荷相同的情况下,桥体长度及连接体面积分别对种植体-骨界面和连接体的应力分布有一定影响,应尽量缩小桥体长度以减小对种植体-骨界面的影响,应增大连接体横截面积以减小对连接体的影响。在本实验条件下,第二前磨牙至第二磨牙缺失时和第一前磨牙至第二磨牙缺失时,连接体横截面积分别大于或等于为4mm2和8mm2,可使连接体的变形率约小于0.1%。
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