不同牙槽骨高度下桩核修复后牙本质应力分析

算命先生

　　[摘要] 目的 应用有限元方法观察不同牙槽骨高度下桩核修复后牙本质内的应力分布情况。方法 建立上颌中切牙桩核修复的三维有限元模型，并按照牙槽骨高度降低1／4、1／3和1／2建立修改模型，对模型斜向加载，计算牙体各部位最大应力。结果 随着牙槽骨高度的降低，牙本质内部最大应力明显增高，牙体与桩交界部位的最大应力变化呈相同趋势，且愈靠近牙根表面应力值愈高，在4个模型中最大应力都位于牙根上1／3，在牙齿唇侧颈部有明显的应力集中。结论 牙槽骨高度的变化显著影响桩核修复后牙齿内的应力变化，两者间呈反比例关系。
　　[关键词] 牙槽骨；桩核修复；应力分析；有限元
　　保留残根桩核修复时，缺隙区残根的处理和保留对临床修复有重要的意义，而残根缺损常伴有不同程度的牙槽骨吸收和牙槽嵴高度降低。有文献报道额外牙槽骨储备对残根预后有重要作用，能有效防止牙根的垂直根折「1」。临床资料分析也显示发生根折的牙齿仅5％，没有明显的牙周骨组织变化「2」。本文从生物力学角度，应用三维有限元方法，比较牙槽骨高度分别降低1／4、1／3和1／2时残根经桩核修复后的牙本质应力分布情况，探讨牙槽嵴位置和牙根折裂的关系。
　　1.材料和方法
　　1．1 模型建立
　　选一上颌头颅骨标本，其上颌中切牙符合实验标准。采用三维螺旋CT对上颌中切牙进行扫描，断面和牙体长轴垂直，层间为0．5mm，层厚为0．5mm(层间损失小，可忽略不计)，共形成44个断面层。将各断面图像从螺旋CT里经自制小软件以JPEC格式导出，在断面图形上按实际比例确定桩冠修复体各部分的位置结构，通过Auto CAD造型分别建立牙冠、桩、核、牙本质、牙胶尖等结构的三维实体模型。其中桩径为根径的1／3，根管末端保留4mm的牙胶封闭。将各个单元体的三维实体模型导人Ansys7．0软件进行自动网格划分，采用8节点静态solid 95单元，得到各个单元体的三维网格模型。该模型共生成节点33 095个，单元X22 985个，均为8节点固体单元。
　　1．2 实验假设和材料力学参数
　　实验中各种材料均假设为连续均匀的各向同性的线弹性材料。
　　铸造桩核和牙本质间的黏固层极薄，且牙本质和黏结剂的机械性能相似，故将黏结剂假设为牙本质的一部分，即假定桩核与牙体完全结合，黏结剂在模型中忽略不计。
　　本实验所采用的各种材料的力学参数：牙本质弹性模量为18．6000Gpa，泊松比0．31，烤瓷弹性模量为69．000 0Gpa，泊松比0．28，牙胶尖弹性模量为0．068　9Gpa，泊松比0．45，铸造钴铬合金弹性模量为211．000 0Gpa，泊松比0．42「3～6」。
　　1．3 边界条件
　　以釉牙骨质界为标准平面高度，假设牙齿固定于牙槽骨内。在此基础上，模拟牙槽骨吸收1／4、1／3、1／2，即将约束高度比标准平面高度降低1／4、1／3和1／2建立修改模型。
　　1．4 加载条件
　　加载部位为上颌中切牙切1／3和中1／3交界处，加载方向为舌侧向唇侧加载，与牙体长轴呈45°角，加载方式为静态加载，大小为100　N。
　　1．5 计算
　　采用Ansys7．0有限元分析软件，分别计算出A模型(牙槽骨无吸收)、B模型(牙槽骨吸收1／4)、C模型(牙槽骨吸收1／3)、D模型(牙槽骨吸收1／2)桩核修复后的牙根内Von　Mise力。
　　2.结果
　　4组模型实验数据显示随着牙槽骨高度降低，牙本质各部位应力值呈增高趋势，应力主要分布于根上1／3，愈靠近牙根表面应力值愈高。在模型牙槽骨高度降低1／4时，根上1／3最大应力值增加62．4％，降低1／3时，根上1／3最大应力值增加195．2％，但是牙槽骨降低1／3和降低1／2时，根上1／3的最大应力值变化不大。
　　4组模型均显示在牙齿唇侧颈部有明显的应力集中，牙根唇侧牙本质的平均应力值也较舌侧平均应力值大，而沿着冠根方向，牙本质内应力值呈降低趋势，根上1／3应力平均值最大，在根尖部应力值为最小，为0．01 MPa左右。