后牙牙周組織功能性改建過(guò)程的生物力學(xué)研究.pdf

1、齲病、牙周病和生理性組織退縮等多種原因,都會(huì)造成牙槽骨高度降低、密度減小和牙周附著水平的下降,使牙齒出現(xiàn)不同程度松動(dòng),此時(shí)牙齒與牙周組織所能承擔(dān)的咬合力將發(fā)生變化,牙周組織也將隨之發(fā)生功能性改建。不當(dāng)?shù)囊Ш狭蜁?huì)對(duì)牙周組織造成損害,導(dǎo)致牙槽骨進(jìn)一步吸收、牙齒松動(dòng)甚至拔除。適宜的咬合力可以促進(jìn)牙槽骨組織的再生和改建。因此,臨床工作中迫切需要認(rèn)識(shí)牙周組織功能性改建規(guī)律及其影響因素。骨作為一種生物活性組織,具有功能適應(yīng)性特點(diǎn),可以通過(guò)不斷地重

2、建去適應(yīng)變化的力學(xué)環(huán)境,以便實(shí)現(xiàn)其生理功能。牙槽骨內(nèi)感應(yīng)器能夠感受外部施加的機(jī)械刺激從而活化相關(guān)細(xì)胞,引起骨吸收或骨形成,這一過(guò)程稱為牙槽骨組織改建,其主要是通過(guò)骨密度與骨形態(tài)的變化得以體現(xiàn)。
　　對(duì)于牙周組織改建的研究,以往主要通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)揭示牙槽骨組織改建的機(jī)理及其規(guī)律,而牙槽骨組織改建過(guò)程中的生物力學(xué)機(jī)制十分復(fù)雜,使得臨床研究面臨很多困難,很難描述和預(yù)測(cè)骨組織改建過(guò)程及其結(jié)果。因此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者將骨組織改建理

3、論與有限元方法結(jié)合,對(duì)牙槽骨組織的改建過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,以揭示牙槽骨組織改建過(guò)程及其規(guī)律。目前對(duì)于牙槽骨組織改建的生物力學(xué)研究,主要集中在正畸治療以及種植體誘導(dǎo)的牙槽骨組織改建的研究。而天然牙牙周組改建的研究報(bào)道還較少,特別是附著水平不同的牙周組織改建過(guò)程及其影響因素的研究還未見(jiàn)報(bào)道。
　　本研究建立了牙周附著水平不同的下頜第一磨牙三維有限元模型,結(jié)合應(yīng)變能密度的骨組織改建理論,分析咬合力作用下,不同牙周附著水平下頜后牙牙周

4、組織改建過(guò)程及其規(guī)律,為臨床存在牙周附著喪失牙齒的診斷和治療提供參考依據(jù)。
　　本研究包括以下四部分實(shí)驗(yàn):
　　1.不同牙周附著水平下頜后牙及其牙周組織改建模型的建立
　　采用Mimics、Geo-magic、CATIA逆向工程建模軟件和ABAQUS有限元分析軟件,建立了三組牙周附著水平不同的下頜第一磨牙三維有限元模型。結(jié)合應(yīng)變能密度(SED)的骨改建理論,運(yùn)用有限元分析軟件調(diào)用自主開(kāi)發(fā)的用戶材料子程序(UMAT),建

5、立附著水平不同的下頜第一磨牙牙周組織功能性改建過(guò)程的生物力學(xué)模型。
　　研究結(jié)果表明:本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的下頜第一磨牙牙周組織改建模型,能較好的模擬牙槽骨受力及其密度變化情況,為后期研究下頜后牙牙周組織改建過(guò)程及其影響因素做準(zhǔn)備。
　　2.牙周附著水平對(duì)下頜后牙牙周組織改建過(guò)程的影響
　　利用實(shí)驗(yàn)一建立的下頜第一磨牙牙周組織改建模型,并調(diào)用已開(kāi)發(fā)的仿真軟件MATLAB工具箱,模擬計(jì)算牙周附著水平不同的下頜第一磨牙在咬合力作用下

6、,牙槽骨密度變化趨勢(shì)及骨組織形態(tài)變化。
　　研究結(jié)果表明:隨著牙周附著水平喪失的增加,牙周組織承受咬合力的能力下降。附著水平正常時(shí),420N極端載荷作用下牙槽骨舌側(cè)、根尖區(qū)密度小于初始密度值。附著喪失根長(zhǎng)1/3時(shí),300N極端載荷作用下松質(zhì)骨頰側(cè)及根尖區(qū)密度下降。附著喪失根長(zhǎng)1/2時(shí),240N極端載荷作用下根尖區(qū)牙槽骨密度出現(xiàn)下降。
　　3.咬合力對(duì)下頜后牙牙周組織改建過(guò)程的影響
　　利用實(shí)驗(yàn)一建立的下頜第一磨牙牙周組

7、織改建模型,并調(diào)用已開(kāi)發(fā)的仿真軟件MATLAB工具箱,模擬計(jì)算咬合力(180N-480N)對(duì)下頜第一磨牙牙槽骨密度及其骨組織形態(tài)變化的影響。
　　研究結(jié)果表明:下頜第一磨牙牙槽骨應(yīng)力主要集中在頰舌側(cè)頸部、根分叉及根尖區(qū)。隨著咬合力的增加,牙槽骨所受應(yīng)力值逐漸增大,牙槽骨改建速度也加快。牙槽骨密度則隨著咬合力的增大先增加,當(dāng)咬合力增大到一定數(shù)值時(shí),牙槽骨密度則出現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　4.咬合力作用時(shí)間對(duì)下頜后牙牙周組織改建過(guò)程的影

8、響
　　利用實(shí)驗(yàn)一建立的下頜第一磨牙牙周組織改建模型,并調(diào)用已開(kāi)發(fā)的仿真軟件MATLAB工具箱,模擬24個(gè)月的咬合力作用下牙槽骨組織的改建過(guò)程,研究附著水平不同的下頜第一磨牙牙槽骨密度及其形態(tài)隨咬合力作用時(shí)間的變化趨勢(shì)。
　　研究結(jié)果表明:不同附著水平下頜第一磨牙在過(guò)大咬合力作用下,牙槽骨密度經(jīng)過(guò)前8個(gè)月平穩(wěn)期,出現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì),其中根尖區(qū)骨密度下降最明顯。隨著附著喪失的增加,根尖區(qū)出現(xiàn)骨吸收的時(shí)間也由24個(gè)月縮短為2

9、0個(gè)月。
　　結(jié)論:
　　1.本研究所建立的模擬下頜后牙牙周組織改建過(guò)程的生物力學(xué)模型,能較好地描述牙周組織在改建過(guò)程中的牙槽骨應(yīng)力分布、密度及其形態(tài)變化情況,研究方法可行,其模擬結(jié)果與臨床下頜后牙牙槽骨的改建趨勢(shì)相似。
　　2.隨著牙周附著水平喪失的增加,牙周組織承受咬合力的能力下降,過(guò)大的咬合力會(huì)引起牙槽骨密度下降直至出現(xiàn)骨吸收,咬合力越大吸收越明顯。因此,對(duì)于附著喪失的牙齒,需要進(jìn)行咬合調(diào)整使其承擔(dān)適宜的咬合力,