论文摘要
根管治疗术（root canal therapy, RCT）是治疗牙髓病和根尖周病的最基本和最有效的方法。近三十多年来,根管治疗术的基础与临床研究、根管预备器械和预备方法、根管充填材料和方法,以及显微根管治疗技术等均有明显进步,根管治疗的成功率可达95%左右,而且明显扩大了牙齿保存的范围,也为修复技术的进步奠定了基础。根管治疗术包括根管预备、根管消毒、根管充填三个重要环节组成。根管充填的作用很重要,如果根充不密合、根充不到位等,均会影响根管治疗的成功率。侧压充填法和垂直加压充填法是两种常用的根管充填方法,无论侧压法或垂直加压法都需要用一定的充填压力密合牙胶尖封闭根尖孔和侧副根管。据以往的文献报道,由于侧方加压充填时产生的高应力,侧方加压充填牙胶尖是造成无髓牙牙根纵裂的最主要原因。但近年来的研究发现,侧方加压对管壁产生的应力小于垂直加压的应力。口腔生物力学（oral biomechanics）可以帮助我们了解口颌系统的正常生理功能,预示其变化,揭示其病理生理过程;指出改进诊治和修复的方法,并对其作出客观评价。对牙体组织进行生物力学研究可以帮助我们了解牙体修复与根管治疗之后牙体组织的力学状况,发现更好的修复方法,减少治疗的失败率。有限元法（Finite Element Method, FEM）是口腔生物力学的一个有效的研究方法,将连续的弹性体分割成形态简单的有限个单元,每个单元通过节点与其他单元相联系,以单元的结合体来代替原弹性体,通过每个单元的控制参数、加载力以及边界条件的集合来求得整个弹性体的近似结果。这种方法对于边界条件和结构形状都不规则的复杂问题,是一种行之有效的现代分析方法。为口腔生物力学研究提供了建模、分析求解和分析结果可视化等强有力的支持。近几年来,随着光、电及工程技术学的迅猛发展,使高精度微小标本成像技术有了重要的创新和突破,并成为生物医学影像技术的重要家族。Micro-CT（micro-computed tomography,也叫μCT）就是其中一员。利用Micro-CT扫描的高分辨率标本图像,加上成熟的逆向工程软件平台,使得建立牙齿根管系统精细三维有限元模型成为了可能。实验目的及方法:1.建立成人上颌第一磨牙根管预备后的仿真形态模型,为牙齿形态学研究提供了新的有效方法。2.建立成人上颌第一磨牙根管预备后的三维模型,作为今后生物力学分析的基础。采用人右侧上颌第一磨牙为对象,应用Micro-CT扫描技术,用Materialise公司的Mimics医学工程软件以及Raindrop公司的Geomagic Studio 8和Unigraphics NX逆向工程软件建立了上颌第一磨牙根管预备后的三维模型,为今后的牙齿生物力学分析提供一个逼真的模型,且可进一步进行计算机辅助设计的处理。3.建立成人上颌第一磨牙根管预备后的三维有限元模型,进行生物力学研究,对不同加载方向根管治疗后牙齿的力学特性进行分析。本研究对于根管治疗后牙体修复治疗有较好的指导意义。4.利用实验建立的精细上颌第一磨牙根管预备后三维有限元模型,对垂直加压充填和侧方加压充填时根管壁的受力情况进行分析。实验结果:1.本研究采用Micro-CT扫描,准确、安全、无创伤、分辨率高,所得到的断层信息可以较清晰的显示牙体组织及根管系统等结构,又不破坏标本的完整性。扫描完成以后,用Micro-CT自带的处理软件,重建了牙釉质、牙本质、根管系统的外形,各部分的结构分界清晰。用本方法建立的牙齿形态模型与天然牙齿具有很高的几何相似性和力学相似性,比较符合实际情况,因而能正确地反映所需要研究的临床问题。模型还可以根据需要进行旋转、缩放、透视等多种方式观察。2.建立了人上颌第一磨牙根管预备后的精细三维有限元模型,网格划分后的三维有限元模型:244,360个20节点四面体单元,其中牙体组织具有120,010个单元,根管系统具有124,360个单元,模型具有很高的精确度。3. Micro-CT的扫描图像在逆向工程软件中可以分辨出牙体组织与根管系统间的灰度差异,但牙本质层显示的密度和牙釉质接近,且无法被建模工具软件区分,建立独立的牙釉质层三维有限元模型目前较为困难。4.在两种不同的加压充填加载中,承受垂直向150N加载力后,垂直加压充填所产生的Van mises应力最小,而侧方加压充填产生的应力较大。初步数据分析得知,垂直加压充填的根管壁应力小于侧向加压充填时根管壁应力。
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