下颌后牙固定桥支持骨组织应力的三维有限元法分析

一丰

，



    Ⅲ.不同类型固定桥桥体下皮质骨应力的分析比较
    摘　要：目的:比较下颌后牙固定桥不同类型桥体下皮质骨的应力分布情况。方法:设计临床上常用的3种类型桥体:改良鞍式、改良盖嵴式和盖嵴式桥体,其与桥体下粘膜接触的面积比分别约为1∶2/3∶1/3。用三维有限元法计算出2种载荷的桥体下皮质骨单元的最大主应力(εmax)和最小主应力(εmin)值。结果:3种桥体下皮质骨的应力分布规律相似,但接触面积较大者其皮质骨应力较小,应力最大值分别相差约5%～7%。结论:不同组织接触面积的桥体,对桥体下骨组织应力的影响不大。
    关键词：皮质骨 不同类型桥体 三维有限元法 应力
    固定桥修复中,桥体组织面形态与接触面积的设计和制作是一个不可忽视的问题。许多学者［1～4］认为组织面高度光滑,在不影响美观、舌感和发音情况下接触面积越小越好。但小面积接触
    是否会使桥体下骨组织应力大幅度增加,目前尚未见有关报道。本文系通过三维有限元法分析,考察下颌后牙固定桥不同类型桥体下皮质骨的应力分布情况。
    1　材料和方法
    1.1　三维有限元模型的建立
    模型建立、材料力学参数、实验假设,见参考文献［5］。
    作者共设计3种不同组织面接触面积的桥体,以分别模拟改良鞍式、改良盖嵴式和盖嵴式桥体。3种桥体组织面接触面积比约为1∶2/3∶1/3,单元数不变,其接触面平面示意图见参考文献［6］。
    1.2　加载条件
    垂直向加载和舌颊水平向加载2种方式,各基牙及桥体载荷量分别为20 kg。
    1.3　分析方法
    用三维有限元法,计算出3种类型桥体下皮质骨单元的最大主应力(εmax)和最小主应力(εmin)值,单位kg/mm2。
    2　结 果
    2.1　改良鞍式桥体下皮质骨应力
    改良鞍式桥体下皮质骨应力结果见参考文献［6］中表2。垂直向加载时,皮质骨均为压应力。εmax范围-0.211～-0.119 kg/mm2;εmin范围-0.355～-0.201 kg/mm2。水平向加载时,εmax大部分为拉应力,范围-0.004～0.283 kg/mm2;εmin均为压应力,范围-0.249～-0.009 kg/mm2。
    2.2　改良盖嵴式桥体下皮质骨应力
    改良盖嵴式桥体下皮质骨应力结果见表1。结果表明,垂直向加载时,皮质骨均为压应力。εmax范围-0.224～-0.125 kg/mm2;εmin范围-0.375～-0.215 kg/mm2。水平向加载时,εmax大部分为拉应力,范围-0.0042～0.301 kg/mm2;εmin均为压应力,范围-0.264～-0.0095 kg/mm2。
表1　有关材料的力学参数

材料弹性模量(MPa)泊松比引自文献
牙釉质4.14×1040.30［1］
牙本质1.86×1040.31［2］
牙周膜68.90.45［2］
皮质骨1×1040.30［3］
松质骨250.00.30［4］
粘膜10.00.40［3］
合金8.92×1040.42［1］

     
    2.3　盖嵴式桥体下皮质骨应力
    盖嵴式桥体下皮质骨应力结果见表2。结果表明,垂直向加载时,皮质骨均为压应力。εmax范围-0.239～-0.133 kg/mm2;εmin范围-0.395～-0.228 kg/mm2。水平向加载时,εmax大部分为拉应力,范围-0.0045～0.322 kg/mm2;εmin均为压应力,范围-0.281～-0.0101 kg/mm2。
表2 盖嵴式桥体下皮质骨应力(kg/mm2)
部位应力值部位应力值
近中颈部1.23根中部近中0.182
远中颈部0.65根中部远中0.26
颊颈部0.57根中部颊侧0.35
舌颈部1.52根中部舌侧0.06
根尖部-2.75　　

，