根管治療后上頜前磨牙修復(fù)方式的三維有限元比較研究.pdf

1、研究背景： 上頜前磨牙是口腔中解剖形態(tài)、位置和功能都相對(duì)特殊的牙齒，臨床上進(jìn)行根管治療的比例較高，治療后修復(fù)失敗的發(fā)生率也較高。目前臨床上多選擇全冠修復(fù)方式對(duì)根管治療后的上頜前磨牙進(jìn)行保護(hù)，但是近年來越來越多的研究認(rèn)為，在修復(fù)根管治療后的上頜前磨牙時(shí)，全冠修復(fù)為了獲得足夠的修復(fù)空間，需磨除大量的牙體組織，會(huì)使根管治療后上頜前磨牙的抗折力進(jìn)一步減小，修復(fù)體就位后若受到異常咬牙合力，會(huì)增加上頜前磨牙牙頸部牙折的發(fā)生率，因此選擇一種適

2、合的修復(fù)方式保護(hù)根管治療后的上頜前磨牙是臨床醫(yī)生面臨的一大問題。全瓷嵌體和全瓷MOD高嵌體是近年來隨著全瓷技術(shù)在口腔修復(fù)體制作中的廣泛應(yīng)用，而被重新重視的一種修復(fù)方式，為更好的修復(fù)根管治療后上頜前磨牙提供了新的途徑。以往在國內(nèi)由于全瓷材料脆性大、耐磨性差等自身性能不足的原因，影響了其臨床使用率，近年來全瓷材料的性能有了較大的提高，人們對(duì)全瓷嵌體和全瓷MOD高嵌體的作用有了新的認(rèn)識(shí)。相對(duì)于金屬嵌體和全冠修復(fù)，全瓷嵌體不需要進(jìn)行預(yù)防性擴(kuò)展，

3、牙體組織的抗力和強(qiáng)度喪失較少，另外全瓷嵌體通過樹脂粘接固位提高了嵌體的固位力，減少了為增加固位力而進(jìn)行的牙體預(yù)備。全瓷MOD高嵌體是一種Ⅱ類洞瓷嵌體的變體，其覆蓋整個(gè)(牙合)面的修復(fù)設(shè)計(jì)一定程度上保護(hù)了剩余牙體組織，同時(shí)未損傷牙頸部牙體組織，對(duì)牙頸部牙齒抗折力喪失的影響較小，符合當(dāng)前盡可能保留牙體組織的治療原則。但是臨床中選擇何種修復(fù)方式保護(hù)根管治療后上頜前磨牙，使修復(fù)體就位后應(yīng)力產(chǎn)生更合理、分布更均勻，達(dá)到最佳的遠(yuǎn)期修復(fù)效果，需要從各

4、個(gè)方面綜合考慮，因而有必要從生物力學(xué)的角度進(jìn)行專門的研究。 研究目地： 本研究通過運(yùn)用Micro-CT掃描技術(shù)結(jié)合FreeForm、Mimics等逆向工程軟件建立根管治療后上頜前磨牙四種修復(fù)方式的三維有限元模型，分析復(fù)合樹脂、全瓷嵌體、全瓷冠和全瓷MOD高嵌體對(duì)牙體組織應(yīng)力產(chǎn)生和分布的影響。建立Cerec、Cercon、EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-CeramAlumina、In-CeramZirconia六

5、種全瓷MOD高嵌體修復(fù)根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型，比較它們的應(yīng)力分布規(guī)律，借以為臨床工作提供一些有價(jià)值的信息。 材料與方法： 第一部分： 1、建模原始數(shù)據(jù)的獲得：選擇南方醫(yī)科大學(xué)附屬南方醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)系齒槽外科因正畸拔除一顆牙體完好、形態(tài)正常成人上頜第一前磨牙，游標(biāo)卡尺測量其外形，牙齒尺寸在王惠蕓所報(bào)道的中國人恒牙牙體測量統(tǒng)計(jì)平均值范圍內(nèi)。常規(guī)逐步后退法完成根管預(yù)備，牙膠尖充填、玻璃離子基底、復(fù)合樹脂充填，

6、而后環(huán)氧樹脂包埋固定。對(duì)牙齒標(biāo)本進(jìn)行MiCro-CT掃描，掃描時(shí)保持牙體長軸與檢查床平行，與掃描平面垂直。掃描自牙尖至牙根尖，層厚間距125μm，獲得牙齒三維動(dòng)態(tài)圖像。通過MiCro-CT自帶分析軟件，將獲得牙齒三維動(dòng)態(tài)圖像轉(zhuǎn)化成為Mimics軟件可識(shí)別的冠根向截面圖(bmp格式)，共獲得斷層影像168張。 2、約束邊界及設(shè)置條件：約束邊界以牙槽嵴頂為標(biāo)準(zhǔn)水平高度，牙根固定于牙槽窩內(nèi)。假設(shè)條件：本實(shí)驗(yàn)所涉及生物材料的材料力學(xué)特性

7、均假定為均質(zhì)、連續(xù)和各向同性。受力時(shí)模型各截面不產(chǎn)生相互滑動(dòng)，各單元有足夠的穩(wěn)定性。 3、三維有限元模型的建立：將獲得的掃描圖像輸入Mimics進(jìn)行三維模型重建，圖像分割后獲得包括牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)各部分的三維模型，將重建好的三維模型導(dǎo)入Freeform進(jìn)行模型修改和手工鋪面，最后以IGES格式導(dǎo)入ANSYS有限元軟件，網(wǎng)格劃分后，最后形成包含牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙髓腔、牙槽骨的三維有限元模型。 4、三維有限元模型的驗(yàn)證：垂直加

8、載位于上頜第一前磨牙牙冠中央窩處，45°角斜向加載位于舌尖三角嵴中部，方向與牙長軸成45°角。載荷力大小模擬上頜第一前磨牙最大駘力均為270N。加載方式為靜態(tài)方式。 第二部分： 1、采用實(shí)驗(yàn)(一)建立的復(fù)合樹脂修復(fù)根管治療后上頜前磨牙的三維有限元模型。分別建立基于Cerec材料的全瓷嵌體、全瓷冠、全瓷MOD高嵌體修復(fù)根管治療后上頜前磨牙的三維有限元模型。 2、定義材料和邊界條件同實(shí)驗(yàn)(一)。 3、載荷條件

9、同實(shí)驗(yàn)(一)。 4、觀察指標(biāo)：四種修復(fù)方式修復(fù)根管治療后上頜前磨牙的三維有限元模型不同加載條件下牙本質(zhì)內(nèi)的第一主應(yīng)力(S1)、第二主應(yīng)力(S2)、第三主應(yīng)力(S3)、Von-Mises(Seqv)應(yīng)力的峰值及分布，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為根據(jù)云紋圖記錄的應(yīng)力數(shù)值。 第三部分： 1、采用實(shí)驗(yàn)(二)建立的基于Cerec全瓷材料的MOD高嵌體修復(fù)的根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型，建立Cercon、EmpressⅠ、Empress

10、Ⅱ、In-CeramAlumina、In-CeramZirconia材料的全瓷MOD高嵌體修復(fù)的根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型。 2、定義材料和邊界條件同實(shí)驗(yàn)(一)。 3、載荷條件同實(shí)驗(yàn)(一)。 4、觀察指標(biāo)同實(shí)驗(yàn)(二) 結(jié)果： 1、建立了復(fù)合樹脂修復(fù)根管治療后上頜前磨牙精確三維有限元模型，建成后共生成106597節(jié)點(diǎn)，形成68376個(gè)等參四面體單元。 2、模擬建立了全瓷嵌體、全瓷冠、

11、全瓷MOD高嵌體修復(fù)的根管治療后上頜前磨牙三維有限元模型。 3、四種修復(fù)方式修復(fù)后在進(jìn)行垂直應(yīng)力加載時(shí)：復(fù)合樹脂修復(fù)產(chǎn)生的S1、S2、S3均明顯大于其他三種修復(fù)方法，產(chǎn)生的Seqv也比較接近最大值；全瓷冠修復(fù)產(chǎn)生的Seqv應(yīng)力最大；全瓷嵌體修復(fù)產(chǎn)生的各種應(yīng)力峰值均小于其它三種修復(fù)方法，尤其產(chǎn)生的Seqv應(yīng)力明顯小于其他三種修復(fù)方法；而全瓷MOD高嵌體修復(fù)的各種應(yīng)力峰值均處于其他修復(fù)方式的中間狀態(tài)。 4、四種修復(fù)方式修復(fù)后

12、在進(jìn)行45°角斜向應(yīng)力加載時(shí)：復(fù)合樹脂修復(fù)產(chǎn)生的S1、S2、S3均明顯大于其他三種修復(fù)方法；全瓷嵌體產(chǎn)生的Seqv最大；全瓷MOD高嵌體修復(fù)產(chǎn)生的S1、S2、Seqv均小于其它三種修復(fù)方法，尤其是Seqv明顯小于其他三種修復(fù)方法；全瓷冠修復(fù)產(chǎn)生的S3最小。 5、四種修復(fù)方式修復(fù)后牙本質(zhì)應(yīng)力的峰值分布比較：四種修復(fù)方式在應(yīng)力加載時(shí)均在加載部位出現(xiàn)應(yīng)力集中；垂直加載時(shí)，咬(牙合)力沿著牙冠、牙頸、牙根依次傳遞，呈現(xiàn)應(yīng)力遞減趨勢。斜向

13、加載時(shí)復(fù)合樹脂、全瓷嵌體、全瓷冠修復(fù)均在相應(yīng)側(cè)牙頸部出現(xiàn)應(yīng)力集中，全瓷MOD高嵌體修復(fù)在斜向加載時(shí)未出現(xiàn)明顯應(yīng)力集中區(qū)。 6、六種全瓷材料MOD高嵌體修復(fù)后在進(jìn)行垂直應(yīng)力加載時(shí)：In-CeramZirconia產(chǎn)生的S1、S2、S3均大于其他五種全瓷材料，但產(chǎn)生的Seqv最??；EmpressⅠ產(chǎn)生的S2、S3最小，但產(chǎn)生的Seqv最大；EmpressⅡ產(chǎn)生的S1最小。六種材料產(chǎn)生的不同應(yīng)力峰值之間沒有明顯的差別。 7、六

14、種全瓷材料MOD高嵌體修復(fù)后在進(jìn)行45°角斜向應(yīng)力加載時(shí)：EmpressⅡ在各種應(yīng)力的比較中均小于其他五種修復(fù)材料，但除Von-Mises(Seqv)明顯小于其他五種修復(fù)材料外，其他三種應(yīng)力比較差別不明顯；In-CeramAlumina產(chǎn)生的S1最大；In-CeramZirconia產(chǎn)生的S2最大；EmpressⅠ產(chǎn)生的S3、Scqv最大。除EmpressⅡ產(chǎn)生的Seqv以外，其他不同材料產(chǎn)生的不同應(yīng)力峰值之間沒有明顯的差別。

15、8、六種全瓷材料MOD高嵌體修復(fù)后牙本質(zhì)應(yīng)力分布趨勢也很近似，在應(yīng)力加載時(shí)均在加載部位出現(xiàn)應(yīng)力集中。垂直加載時(shí)，咬j}合力沿著牙冠、牙頸、牙根依次傳遞，呈現(xiàn)應(yīng)力遞減趨勢，斜向加載時(shí)牙本質(zhì)應(yīng)力未出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中。 結(jié)論： 1、利用Micro-CT掃描技術(shù)結(jié)合FreeForm、Mimics等逆向工程軟件可建立根管治療后上頜第一前磨牙不同修復(fù)方式的三維有限元模型，模型結(jié)構(gòu)層次清晰、單元?jiǎng)澐志?xì)、具有極佳的力學(xué)和幾何學(xué)相似性。

16、 2、四種修復(fù)方式在垂直加載條件下，四種修復(fù)方式都能夠?qū)ρ荔w組織產(chǎn)生一定的保護(hù)作用。但復(fù)合樹脂修復(fù)與全瓷冠修復(fù)均在一定程度上產(chǎn)生了較大的應(yīng)力集中，而基于Cerec材料的全瓷嵌體修復(fù)在應(yīng)力產(chǎn)生方面明顯優(yōu)于其他三種修復(fù)方式。 3、四種修復(fù)方式在45°角斜向加載條件下，全瓷嵌體產(chǎn)生的Seqv明顯大于其他三種修復(fù)方式，且超出了牙本質(zhì)所能承受的生理限度。其他三種修復(fù)方式都能夠?qū)ρ荔w組織產(chǎn)生一定的保護(hù)作用；基于Cerec材料全瓷MO