下前牙不同长度残根桩核冠修复的有限元研究

论文摘要

残根是口腔临床的常见病,随着根管治疗的广泛开展,大部分残根经过有效治疗后得以保存,桩核冠是目前临床修复残根最常用、最有效的方法。然而临床常见由于各种原因,如牙齿伸长、残根龈向退出、严重龋坏或根折至牙龈或牙槽骨下、牙槽骨吸收等,致使牙槽骨内的剩余牙根长度较正常为短。牙根长度变短后,桩核冠修复会造成牙本质、牙周膜、牙槽骨的应力增加,过大的应力有可能会对牙齿及其支持组织造成损伤。本研究采用三维有限元法,以下中切牙为例,对不同长度的残根,选择桩核单冠或联冠修复时,残根牙本质及牙周支持组织的应力状况进行分析,以期找出适合桩核单冠或联冠修复的残根长度范围,为临床变短残根的桩核冠修复提供生物力学理论依据。本实验分为以下三个部分:1.下中切牙桩核冠三维有限元模型的建立采用CT扫描技术与UG软件的自由曲面功能,结合ALGOR有限元分析软件,建立了桩核冠修复后的下颌中切牙及其牙周支持组织的三维有限元模型;所建模型具有良好的生理形态和几何相似性,各部分结构清楚,适应了口腔组织结构复杂的要求,为口腔有限元建模提供了一条具有一定特色和优势的新途径,为进一步研究下颌前牙不同基牙条件和不同修复方式的应力分析及优化设计奠定了良好基础。2.下中切牙残根桩核单冠修复的优化设计研究在第一部分所建下中切牙正常根长桩核冠修复的有限元模型基础上,将模型通过UG切分、收缩命令,保持XY轴不变,通过改变Z轴长度,得到中切牙牙根长度正常及分别缩短为原长5/6、4/6、3/6四种情况的桩核单冠模型,然后进行45°斜向(与牙体长轴成45°的舌唇向)与垂直向(与牙体长轴平行)加载,加载部位为切缘,载荷50N,分析各组牙根牙本质及牙周支持组织的应力分布情况,并与正常下中切牙牙根应力进行比较。实验结果显示:45°加载时:①下中切牙及各实验组牙齿的牙周膜、牙本质高应力区主要集中在根上1/3及唇侧,随着牙根长度变短,牙周膜Von Mises应力、最大主应力、最小主应力的应力峰值逐渐增大;②本实验条件下,正常下中切牙受力时,牙周膜Von Mises应力峰值为5.080MPa;而残根长度在6/6、5/6、4/6时,桩核单冠修复后的牙周膜的应力峰值分别为5.010MPa、6.512MPa、8.620MPa,为正常根长时牙周膜应力峰值的0.99倍、1.28倍、1.70倍;当残根长度在3/6时,为11.212MPa(2.21倍),超过其2倍;③正常下中切牙的牙本质Von Mises应力峰值为45.455MPa,当残根长度在6/6、5/6、4/6、3/6时,单冠修复后的牙本质应力峰值范围分别为40.577MPa、46.354MPa、54.336MPa、67.066MPa,增幅均未超过正常牙根应力峰值的一半,变化幅度较小。垂直加载时:各组牙周膜、牙本质应力集中趋势与45°加载时相似,当残根长度分别为6/6、5/6、4/6、3/6时,残根牙周膜应力峰值分别为1.434MPa、1.698MPa、2.137MPa、2.954MPa;残根牙本质应力峰值分别为14.763MPa、18.078MPa、23.306MPa、30.273MPa,均远小于斜向加载时不同残根长度情况下的相应应力峰值。实验结果提示:①在本实验条件下,根据牙周储备力原理,当残根长度为正常根长的6/6、5/6时可用;当残根长度为正常根长的4/6时,应慎重选择桩核单冠修复;当根长为正常根长的3/6时,则不可进行桩核单冠修复;②对比两种加载方向的情况,侧向力更易对牙周造成损伤;③牙本质应力变化幅度相对于牙周膜受牙根长度影响较小,因此临床上进行桩核单冠修复时更应重视牙周膜的应力增大可能造成的损伤。3.下中切牙残根桩核联冠修复的优化设计研究建立下颌侧切牙三维有限元模型,并与第二部分中建立的下颌中切牙四种不同残根长度桩核单冠的三维有限元模型进行联冠修复组合,得到中切牙牙根长度正常及分别缩短为原长5/6、4/6、3/6四种情况的桩核联冠模型。然后在下中切牙和侧切牙切缘分别用50N进行45°斜向加载和垂直加载。计算并分析牙周膜及牙根牙本质的应力状况。实验结果显示:45°加载时:①从牙周膜应力来看,残根长度在6/6、5/6、4/6、3/6时,Von Mises应力峰值分别为4.969MPa、6.175MPa、7.867MPa、9.917MPa,为正常根长时牙周膜应力峰值的0.98倍、1.22倍、1.55倍、1.95倍,均未超过其2倍;随着残根长度的变短,与实验二相应应力峰值相比,应力峰值下降幅度逐渐增大;②从牙本质应力来看,当残根长度在原长的6/6、5/6、4/6、3/6时,联冠修复后的牙本质应力峰值分别为39.978MPa、43.132MPa、49.655MPa、58.389MPa,均较单冠修复时有所下降。垂直加载时:与桩核单冠修复时的应力分布类似,但应力整体下降。从应力峰值曲线来看,随着牙根长度变短,增幅更为平缓;当残根长度分别为正常根长的6/6、5/6、4/6、3/6时,残根牙周膜应力峰值为1.424MPa、1.643MPa、2.032MPa、2.728MPa;残根牙本质应力峰值为14.037MPa、16.852MPa、21.311MPa、28.769MPa,均小于实验二中的相应应力峰值。实验结果提示:①在本实验条件下,当残根长度为正常根长的6/6、5/6、4/6时,可直接行桩核联冠修复;当残根长度为正常根长的3/6时,应慎重选择桩核联冠修复;②联冠修复可以有效分散、降低残根的牙周膜和牙本质应力,使残根进行桩核冠修复的适用长度范围扩大,这可能是因为残根长度越短,联冠修复后健康牙分担的牙合力越多;③由于侧向力更易对牙齿及牙周组织产生较大的危害,根管壁折裂也多发于近远中向,因此,选择联冠修复较短的残根,不仅可以降低、分散牙合力,同时也对预防根管折裂和保护牙周组织健康具有较好的效果。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 1 残冠残根概况
• 2 残根的修复方式
• 3 联冠的应用现状
• 4 牙周支持组织的生物力学研究现状
• 5 有限元法
• 6 实验所用软件简介
• 正文
• 实验一下中切牙桩核冠三维有限元模型的建立
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 3. 讨论
• 4.结论
• 实验二下中切牙残根桩核单冠修复的优化设计研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 实验三下中切牙残根桩核联冠修复的优化设计研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 结论
• 全文小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢