齦下樁修復(fù)可行性的三維有限元研究.pdf

1、殘根殘冠的保存和修復(fù)是口腔臨床常見的治療病例，如果因嚴(yán)重齲損，根折或醫(yī)源性損傷等不同原因?qū)е卵荔w缺損至牙齦或牙槽骨內(nèi)時(shí)，修復(fù)往往難以進(jìn)行。目前臨床中常采用牙冠延長(zhǎng)術(shù)和牙根牽引術(shù)，來暴露牙體缺損斷緣，重建患牙的生物學(xué)寬度，之后再擇期進(jìn)行修復(fù)。但兩種處理方法共同的特點(diǎn)是治療時(shí)間長(zhǎng)，治療程序復(fù)雜，需要多個(gè)學(xué)科的共同合作才能完成患牙的治療和修復(fù),有些患者難以接受。
　　齦下樁的設(shè)計(jì)基本思想是參考種植體修復(fù)理論，利用齦下樁在余留牙根獲得的固

2、定和支持作用，為齦下樁骨接觸面骨結(jié)合形成的初期穩(wěn)定創(chuàng)造條件，修復(fù)后希望齦下樁穿齦結(jié)構(gòu)與周圍軟硬組織形成良好的軟組織封閉狀態(tài)和骨結(jié)合狀態(tài)，并達(dá)到恢復(fù)患牙形態(tài)和功能的目的,避免牙根拔除或采用其它治療方法帶來的麻煩，擴(kuò)大殘根保存修復(fù)的適應(yīng)癥。
　　本研究采用三維有限元法，以上頜中切牙為例，構(gòu)建缺損至牙齦和牙槽骨內(nèi)不同程度的殘根利用齦下樁核冠修復(fù)后的有限元模型，分析修復(fù)后牙根牙本質(zhì)、牙周支持組織及齦下樁骨接觸面的應(yīng)力狀況和位移情況，初步判

3、斷齦下樁用于保存此類殘根的可行性，并對(duì)預(yù)成齦下樁進(jìn)行有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，為進(jìn)一步研究提供生物力學(xué)理論依據(jù)。
　　整個(gè)研究包括以下三個(gè)部分實(shí)驗(yàn)：
　　1．采用MicroCT掃描技術(shù)，結(jié)合Mimics軟件、Geomagic軟件和UG軟件構(gòu)建上頜中切牙齦下樁核冠修復(fù)后的三維實(shí)體模型，之后利用Ansys有限元分析軟件建立了三維有限元模型。
　　2．在實(shí)驗(yàn)一所建模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建四組不同程度缺損至牙齦和牙槽骨內(nèi)的齦下樁核冠有限元

4、模型。四組模型牙體缺損分別至牙槽嵴內(nèi)1mm、2mm、3mm和4mm。模型的材料假設(shè)、加載條件、邊界條件和接觸條件的設(shè)定與實(shí)驗(yàn)一一致，分析各組模型牙根牙本質(zhì)、牙周膜和齦下樁骨接觸面的應(yīng)力分布情況及齦下樁與骨接觸面的位移情況。
　　3．設(shè)計(jì)預(yù)成齦下樁，穿齦部分設(shè)計(jì)為圓柱形，根管內(nèi)樁的部分設(shè)計(jì)為螺紋結(jié)構(gòu)，核部位設(shè)計(jì)有固位形。在UG軟件中利用參數(shù)化建模功能構(gòu)建預(yù)成齦下樁，并在實(shí)驗(yàn)二所建立模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建上頜中切牙預(yù)成齦下樁核冠修復(fù)的自適應(yīng)

5、模型，之后輸入Ansys軟件構(gòu)建有限元模型。預(yù)成齦下樁螺紋結(jié)構(gòu)外徑和穿齦結(jié)構(gòu)直徑為變量，前者的變化范圍為：1.0mm～2.0mm，后者的變化范圍為：6.5mm～7.0mm，將齦下樁骨接觸面、牙根、牙周膜和樁螺紋上的等效應(yīng)力峰值和齦下樁骨接觸面的最大位移設(shè)定為有限元分析輸出變量。
　　研究結(jié)果表明：
　　1.采用CT掃描技術(shù)，結(jié)合Mimics軟件、Geomagic軟件、UG軟件和Ansys有限元分析軟件所建模型具有良好的生理形

6、態(tài)和幾何相似性，各部分結(jié)構(gòu)精確，能夠模擬齦下樁核冠修復(fù)的實(shí)際情況，為后續(xù)研究打下良好的基礎(chǔ)。
　　2．各實(shí)驗(yàn)組的齦下樁骨接觸面上的最大位移均低于50μm，低于文獻(xiàn)報(bào)道種植體骨接觸面骨結(jié)合形成的最大位移閾值容許范圍。齦下樁骨接觸面上的最大位移隨著樁在骨內(nèi)高度的增加而增加。各實(shí)驗(yàn)組的齦下樁骨接觸面的等效應(yīng)力峰值分布在頸部，并隨著樁在骨內(nèi)高度的增加而減少。
　　3.四個(gè)實(shí)驗(yàn)組余留牙根和牙周膜上的仍存在應(yīng)力分布，同時(shí)表面的等效應(yīng)力峰

7、值隨著樁在骨內(nèi)高度的增加而減少。
　　4.預(yù)成齦下樁的螺紋結(jié)構(gòu)外徑對(duì)骨接觸區(qū)的最大位移和牙周膜等效應(yīng)力峰值沒有影響，而對(duì)牙根和樁螺紋上的等效應(yīng)力峰值有影響。牙根上的等效應(yīng)力峰值隨著螺紋結(jié)構(gòu)外徑的增加而增加，但增加幅度不大。螺紋結(jié)構(gòu)外徑為1.2mm～1.5mm，即為樁所在部位為牙根最小直徑的1/3～1/2時(shí)，樁螺紋上產(chǎn)生的等效應(yīng)力峰值相對(duì)較小。
　　5.預(yù)成齦下樁穿齦結(jié)構(gòu)直徑對(duì)骨接觸區(qū)的最大位移和等效應(yīng)力峰值及牙根、牙周膜和樁

8、螺紋上的等效應(yīng)力峰值均有明顯影響，各個(gè)指標(biāo)分析值均隨齦下樁穿齦結(jié)構(gòu)直徑的增加而減少。穿齦結(jié)構(gòu)直徑為6.5mm～7.0mm范圍時(shí)，骨接觸面上的最大位移相對(duì)較小。
　　結(jié)論：
　　1.缺損至牙齦和牙槽骨內(nèi)的殘根利用齦下樁修復(fù)在理論上具有一定的可行性。余留牙根和牙周膜對(duì)維持齦下樁骨接觸面的初期穩(wěn)定性起重要作用。
　　2.預(yù)成齦下樁穿齦結(jié)構(gòu)的直徑應(yīng)大于牙根頸部的最大直徑，但不宜過大。螺紋結(jié)構(gòu)的外徑應(yīng)為樁所在部牙根最小直徑的1/