短桩钉嵌体冠修复中牙本质应力的有限元分析

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1、http://www.paper.edu.cn短桩钉嵌体冠修复中牙本质应力的有限元分析121席俊明，侯录，张文福1大庆石油学院，黑龙江大庆（163318）2哈尔滨医科大学，黑龙江哈尔滨（150086）摘要：目的:通过对牙本质的应力分析，为临床中短桩钉嵌体冠修复可行性提供理论依据。方法:建立了下颌第二前磨牙的短桩钉嵌体冠三维有限元模型，并运用有限元方法，对模型加载、求解，对后处理得到的模型牙本质应力大小、分布结果进行分析，文中分析了不同桩长度的八种模型。结果:牙本质应力大小、分布在生理限度内。结论:临床中短桩钉嵌体冠修复可行。关键词：嵌体冠有限元方法

2、牙本质肩领应力分析[1]近年来关于嵌体冠修复的文章很多，徐成文探索嵌体冠在磨牙残冠的可用性，文献中[2]周玉碧采用较新的金合金材料对34颗已作过根管治疗的残冠磨牙进行嵌体冠修复，经临床观察取得较满意的疗效。作者应用嵌体冠修复后牙残冠，也取得了很大成功。通过对嵌体冠特点进行提炼，作者发现与传统桩核冠修复相比，对后牙残冠的嵌体冠可以描述为：无桩或仅用短桩，桩、核、冠连为一体的桩核冠修复。有必要对这一现象作进一步研究。本文借用有限元建立能反映其性质的有限元模型，模拟与临床实际结构类似的各部分结构，通过对有限元模型施加载荷，求出精确的数值解，分析嵌体冠修复

3、后牙本质应力大小、分布，从理论上用有限元方法对嵌体冠修复进行了生物力学分析，以期进一步指导临床。1.材料与方法1.1离体牙的选择[3]参照王惠芸《我国人牙的测量和统计》选择一颗接近标准的离体下颌第二前磨牙，该牙无牙体缺损及明显的磨耗，下颌第二前磨牙形态参数：全长20.6mm，冠长7.9mm，根长12.7mm，冠宽7.2mm，颈宽5.0mm，冠厚8.3mm，颈厚6.9mm。1.2实体模型的建立应用螺旋CT对离体牙垂直于其长轴进行扫描，获取图像的层厚0.625mm，扫描间距为0.625mm，以JPG格式刻成光盘。将断面影像数据读入Photoshop7.

4、0处理并存储为BMP位图格式的灰度图。编制的Matlab程序，读取二维坐标值即(X，Y)坐标，Z轴的坐标为该层的层号乘以0.625，通过该方法获得离体牙表面各个关键点的三维坐标。将关键点的三维坐标读入Ansys5.7有限元分析软件，由关键点—面—体建立牙体及修复体的三维有限元模型：其中根管径为根径的1/3，外形为与牙根外形接近的圆柱形；根管末端保留>4mm的牙胶封闭；Co-Cr合金桩的外形与根管外形一致，直径为根管径减去粘接剂的厚度；粘接剂厚≦0.3mm；核的外形按照金属全冠牙体预备要求，即按照牙体的外形均匀留出0.8mm的间隙，邻面切向会聚3-5

5、º；牙体预备后的模型牙本质肩领高1.5mm、2.5mm，肩台宽0.8mm；Co-Cr合金全冠的厚度为0.5mm，牙根各面均匀向外扩展0.2mm形成牙周膜（牙周膜的形态和位置是通过牙根面的形态和位置确定的）；牙槽骨简化为一立方体，位于釉牙骨质界下1mm。-1-http://www.paper.edu.cn1.3模型的分组及有限元模型网格的剖分建立的根管末端保留四种不同长度牙胶封闭，两种牙本质肩领的桩核连冠，共八种工况。模拟不同桩长度桩核连冠（短桩时为模拟嵌体冠），（详见表1）。牙体各部分的生物力[4,5，6]学参数见表2，模型采用8节点的六面体单元划

6、分网格，节点总数99612、单元总数574834。表1模型的分组及实验设计模型牙本质肩领根管末端保留牙胶封闭长Mx12.5mm5mmMx22.5mm7mmMx32.5mm8mmMx42.5mm10mmMx51.5mm5mmMx61.5mm7mmMx71.5mm8mmMx81.5mm10mm表2牙体各部分主要生物力学参数2材料弹性模量(N/mm)泊松比3牙本质1.86*100.313牙槽骨1.37*100.30牙周膜6.89*100.45牙胶尖0.690.455Co-Cr合金2.11*100.423玻璃离子4*100.351.4施加载荷模型中假设所有

7、材料都为连续、均质、各向同性的线弹性体，材料受力变形为小变形，边界约束条件为牙槽骨外周所有自由度的约束。实验中加载部位为功能尖颊尖，加载方向为颊向与牙长轴呈45°交角，加载方式为静态载荷，载荷量为100N(划分网格，附属性及加载后的模型见图1)。{一般情况下日常生活中咀嚼食物所需要颌力为3—30公斤[7]（3—300N）}。图1加载后的模型-2-http://www.paper.edu.cn1.5结果的分析比较各组模型牙本质内的最大主应力（S1）、最小主应力（S3）、VonMises（Seqv）应力的峰值及分布。主要应力分析指标：最大主应力(S1)

8、，又称第一主应力，是三个主应力中代数值最大的应力，反映材料内部一点不同方向中的最大拉应力；最小主应力(S3)，又称第三主应