核高度及樁核彈性模量對(duì)樁核冠修復(fù)體應(yīng)力分布影響的三維有限元分析.pdf

1、目的:
　　 通過有限元分析軟件,針對(duì)不同冠根比例的牙體缺損,分析不同樁核材料在不同核高度的情況下,牙本質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力分布情況,從而尋求優(yōu)化的樁核設(shè)計(jì)方案,以輔助臨床的設(shè)計(jì)。
　　 方法:
　　 1.根據(jù)王惠蕓報(bào)道數(shù)據(jù),選擇正常的離體上頜中切牙一顆,采用螺旋CT掃描機(jī),垂直牙體長(zhǎng)軸掃描,層厚0.5mm,共獲取從切端到根尖斷層圖像47張。
　　 2.圖像經(jīng)Mimics建立正常牙體三維模型,導(dǎo)入Geomagic

2、Studio軟件處理,建立不同冠根比,核高度及材料的牙體缺損及樁核冠修復(fù)的三維有限元分析模型。
　　 3.利于Ansys11.0軟件對(duì)所建立三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格分割,模擬正常咬合、啃咬及外傷情況對(duì)三維有限元模型加載,并根據(jù)牙根內(nèi)應(yīng)力分布情況進(jìn)行分析比較。
　　 結(jié)果:
　　 1.通過CT掃描,Mimics,Geomagic Studio三維建模軟件和Ansys有限元分析軟件建立了不同冠根比例、樁核材料及核高度修復(fù)

3、前牙殘根的三維有限元模型。
　　 2.樁核冠修復(fù)體所受應(yīng)力的總體趨勢(shì):最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力、等效應(yīng)力均在牙根外表面于牙骨質(zhì)交界處及樁-牙本質(zhì)交界面有集中現(xiàn)象。牙根外表面應(yīng)力集中區(qū)峰值小于樁牙本質(zhì)交界面所受應(yīng)力峰值。三種加載方式下,樁所受最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力大于牙根表面所受最大主應(yīng)力、等效應(yīng)力;而樁所受最小主應(yīng)力小于牙根表面所受最小主應(yīng)力。
　　 3.核高度取最大極限值時(shí),在水平、斜向、軸向加載條件下,牙本質(zhì)所受最大主應(yīng)

4、力分別為76.951、44.232和3.886MPa,等效應(yīng)力分別為62.492,、39.185和9.042MPa:樁所受最大主應(yīng)力分別為98.180、48.967和9.644MPa,等效應(yīng)力分別為95.791、67.671和19.600MPa。核高度取最小極限值時(shí),在水平、斜向、軸向加載條件下,牙本質(zhì)所受最大主應(yīng)力分別為77.899、43.743和3.469MPa,等效應(yīng)力分別為64.549、41.133和11.702MPa;樁所受最

5、大主應(yīng)力分別為97.912、48.678和10.961MPa,等效應(yīng)力分別為96.809、60.776和23.170MPa。核高度取最大及最小極限值的中間值時(shí),牙本質(zhì)及樁所受最大主應(yīng)力和等效應(yīng)力峰值最小,在水平,斜向,軸向加載條件下,牙本質(zhì)所受最大主應(yīng)力分別為76.465、43.030和3.212MPa,等效應(yīng)力分別為59.477、38.521和6.700MPa,樁所受最大主應(yīng)力分別為97.632、28.446和10.698MPa,等效

6、應(yīng)力分別為95.174、60.548和16.506MPa,但其峰值與極限值條件下峰值差值通常小于最小實(shí)驗(yàn)數(shù)值的5％。
　　 4.冠根比例的增大促進(jìn)修復(fù)體內(nèi)應(yīng)力集中,應(yīng)力峰值于冠根比基本成正比。如以冠根比為1的修復(fù)體作為基準(zhǔn),冠根比1.3的修復(fù)體所受等效應(yīng)力峰值為對(duì)應(yīng)冠根比為1的修復(fù)體內(nèi)等效應(yīng)力1.25-1.38倍;而冠根比0.77的修復(fù)體所受等效應(yīng)力峰值為對(duì)應(yīng)冠根比為1的修復(fù)體內(nèi)等效應(yīng)力的70％-80％。
　　 5.牙根

7、頸部牙本質(zhì)的應(yīng)力峰值,隨樁材料彈性模量的升高而下降,樁-牙本質(zhì)界面的應(yīng)力峰值則隨樁材料彈性模量的升高而升高。
　　 結(jié)論:
　　 1.核高度不是影響修復(fù)體應(yīng)力分布和峰值的決定因素,但過高過低的樁核對(duì)修復(fù)體都會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中效果,因此合理設(shè)計(jì)的核高度對(duì)降低牙本質(zhì)受力,保護(hù)牙根有一定的建設(shè)性意義,建議在使核高大于4mm的前提下,適當(dāng)降低核高度。
　　 2.與牙本質(zhì)彈性模量相接近的樁材料,使應(yīng)力集中與牙根頸部,不適

8、合用于修復(fù)牙頸部薄弱的牙體缺損;彈性模量較高的金屬樁修復(fù),改變了牙本質(zhì)內(nèi)原有的應(yīng)力分布模式,在樁-牙本質(zhì)交界形成應(yīng)力集中,樁承擔(dān)了大部分的牙合力,降低了牙本質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力水平,在一定程度上保護(hù)了牙體組織。
　　 3.同樣強(qiáng)度力作用下,水平加載對(duì)修復(fù)體破壞最大,軸向加載對(duì)修復(fù)體基本無破壞性,斜向加載作用介于上述二種加載方式之間。
　　 4.修復(fù)冠根比例失調(diào)的牙體缺損時(shí),金合金樁核材料能更好的平衡牙根內(nèi)外應(yīng)力分布,可能是樁核冠修

9、復(fù)的較好選擇。鈷鉻合金,鈦合金材料由于自身彈性模量較高,使樁-牙本質(zhì)交界出現(xiàn)明顯應(yīng)力集中現(xiàn)象,其破壞作用超過了樁核承擔(dān)修復(fù)體所受一部分應(yīng)力并平衡應(yīng)力分布的有利影響;而玻璃纖維樁核材料與牙本質(zhì)彈性模量相近,自身不能分擔(dān)修復(fù)體所受應(yīng)力,難以起到改變和平衡牙本質(zhì)內(nèi)應(yīng)力分布的作用,如以其修復(fù)冠根比例已經(jīng)失調(diào)的牙體缺損,會(huì)進(jìn)一步加重牙頸部牙本質(zhì)內(nèi)應(yīng)力集中。而彈性模量介于中間的金合金材料一定程度上平衡了樁核對(duì)剩余牙體的利弊影響,可被考慮為冠根比例失