计及牙尖斜度的上颌全口义齿基托应力及其分布状况

薇安

　　〔摘要〕目的：研究牙尖斜度对上颌全口义齿基托应力分布状况的影响，为预防上颌全口义齿基托折裂和全口义齿修复时人工牙牙尖斜度的选择提供理论依据。方法：应用三维有限元应力分析法研究不同牙尖斜度时上颌全口义齿基托应力及其分布状况。结果：随着牙尖斜度的增加，基托的应力集中状况明显加剧，牙尖斜度为10°时，基托应力集中状况相对较缓， 20°时次之；拉应力集中区由基托前腭部、前牙腭侧移动到唇系带切迹区；综合应力集中区由基托前腭部、前牙腭侧移动至后牙牙列的部位。结论：牙尖斜度对上颌全口义齿基托的应力集中状况有明显的影响作用。临床行全口义齿修复时，宜选用牙尖斜度为10°或20°的人工牙，以便达到减缓基托应力集中之目的。提示如何使基托内集中的应力重新分布或减缓应力集中应是解决基托折裂的关键性问题。
　　关键词　全口义齿；牙尖斜度；有限元法；应力分析
　　咀嚼过程中牙尖对食物产生的穿刺作用，可明显加强咀嚼效能。患者评价义齿是否好用主要与咀嚼功能有关〔1〕。因此在临床应用时，考虑到咀嚼效率的问题，在全口义齿制作时均选用有尖牙。研究资料〔2〕表明：全口义齿选用有尖牙比选用平尖牙，易产生较大的侧向力，使基托在咀嚼过程中产生的变形加大，从而增加了基托发生折裂的几率。为此，本文采用三维有限元应力分析法研究牙尖斜度对上颌全口义齿基托应力分布状况的影响，旨为预防上颌全口义齿基托折裂和全口义齿修复时人工牙牙尖斜度的选择提供理论依据。　
　　1　材料与方法
　　采用作者所建立的计及牙尖斜度的上颌全口义齿三维有限元模型〔3〕，根据不同的牙尖斜度重新构造上颌全口义齿的有限元模型，依据理论力学的原理确定外载荷的方向和大小，分别计算和分析不同牙尖斜度、不同加载方式下上颌全口义齿基托应力值和位移的状况。
　　1.1　载荷条件
　　1.1.1　载荷　取自对上颌全口义齿患者的牙　合力实测，取其最大平均牙　合力〔4〕。
　　1.1.2　牙尖斜度　0°、10°、20°、30°、40°。
　　1.1.3　加载部位　全牙列，前牙，双测后牙，左、右单侧后牙。
　　1.2　材料的力学参数
　　有限元模型中的各种材料均视为各向同性的均质性线性弹性材料，其材料的弹性模量和泊松比见参考文献〔1〕。
　　2　结　果
　　2.1　观察指标的选择
　　最大拉应力是导致基托折裂的根本原因，综合应力反应了基托的形状改变必能。基托中综合应力峰值的变化趋势与最大拉应力相似，因此本研究选择拉应力和综合应力作为分析基托应力状况的观察指标。
　　2.2　最大拉应力和综合应力　
　　结果见表1、2。
　　2.3　拉应力、综合应力的分布状况
　　见图1、2、3、4。
　　图1　牙尖斜度为10°、全牙列加载时的拉应力分布图(略)
　　图2　牙尖斜度为30°、全牙列加载时的拉应力分布图(略)
　　图3　牙尖斜度为10°、全牙列加载时的综合应力分布图(略)
　　图4　牙尖斜度为30°、全牙列加载时的综合应力分布图
　　3　讨　论
　　3.1应力随牙尖斜度变化的趋势
　　3.1.1　从表1可看到在全牙列加载条件下，牙尖斜度为0°情况下的最大拉应力大于牙尖斜度为10°和 20°时的最大拉应力，牙尖斜度从10°增加到40°的过程中，最大拉应力随牙尖斜度的增加而增大，增幅以牙尖斜度在20°以上时更为显著，说明牙尖斜度超过20°时，牙　合力对义齿基托的应力产生较大影响。
　　在前牙加载条件下，最大拉应力虽然随着牙尖斜度的增加而增大，但是增幅很小，从0°到40°只有2％的变化。在单、双侧后牙加载条件下，最大拉应力一直随着牙尖斜度的增加而增大，并且增加幅度不断变大。
　　3.1.2　从表2可看到综合应力峰值的变化趋势与最大拉应力非常相似。
表1　最大主应力(最大拉应力)　(单位：N/mm2)
  
牙尖
斜度全牙列
加载前牙
加载双侧后
牙加载左侧后
牙加载右侧后
牙加载
0°18.35311.95411.49913.01412.477
10°14.90611.99212.97015.31714.620
20°14.95611.99415.73920.69719.531
30°18.90512.02319.89427.44125.818
40°23.04912.15224.14434.92932.855