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不同角度牙桩核冠桩的三维有限元分析

发布于:2023-05-08 22:18
有限元分析

      临床上有些患者上前牙唇向、舌向倾斜,影响美观,但受年龄、时间及其它条件限制,患者不愿意或不能进行正畸治疗,则可考虑行根管治疗后,截冠,制作成一定角度的桩核,进行桩核冠修复,以改善上前牙的美观情况。本实验采用薄层CT技术、AutoCAD软件相结合的方法建立了上颌中切牙不同角度桩核冠的三维有限元分析模型,在此基础上,分析桩/牙本质界面应力分布情况,为临床上前牙唇向或舌向倾斜患者进行桩核冠修复的治疗设计提供依据。
      不同角度桩核冠修复上颌中切牙后三维有限元模型的建立参照齐景等。
      根据牙冠向唇、舌侧改变方向,冠长轴与原牙体长轴形成的交角大小将实验分为7组。G+30°:冠唇侧改向,桩核交角为30°;G+20°:冠唇侧改向,桩核交角为20°;G+10°:冠唇侧改向,桩核交角为10°;G0°:桩核冠与牙长轴方向一致,桩核交角为0°;G-10°:冠舌侧改向,桩核交角为10°;G-20°:冠舌侧改向,桩核交角为20°;G-30°:冠舌侧改向,桩核交角为30°。
      边界条件处理:将上颌中切牙近、远中方向的牙槽骨两个端面和根尖方向的牙槽骨底面进行全部约束。唇、舌侧牙槽骨为自由边界。
      假设所有材料均为连续、均质、各向同性的线弹性体,且符合小变形条件。
      加载方式:牙冠舌侧中切1/3交界处与牙冠长轴呈40°切龈向加载。加载量:100N。本实验采用静态恒定面加载。
      采用美国Ansys Workbench有限元分析软件,研究不同角度桩核冠修复上颌中切牙后桩/牙本质界面应力分布情况,并将牙本质肩领界面等分为三层,肩台至桩尖界面等分为九层,分层统计桩/牙本质界面各层面Von mises应力均值,具体分析比较界面应力分布特点。
      牙冠向唇侧改向:应力峰值随着牙冠改向角度的增大而减小。牙冠向舌侧改向:应力峰值都随着牙冠改向角度的增大而增大。
      牙冠向唇侧改向时桩/牙本质界面应力分布变化:应力峰值均位于桩尖周围的桩/牙本质界面,桩尖舌侧和桩唇侧界面表现为压应力高应力区;桩尖唇侧和桩舌侧界面表现为拉应力高应力区。随着牙冠改向角度的增大,高应力区范围扩散,应力值减小。
      牙冠向舌侧改向时桩/牙本质界面应力分布变化:桩/牙本质界面上,桩尖舌侧和桩唇侧界面表现为压应力高应力区;桩尖唇侧和桩舌侧界面表现为拉应力高应力区。随着牙冠改向角度的增大,高应力区范围集中,且应力值增大。
      加载时,应力峰值位于桩尖周围的桩/牙本质界面上。当牙冠向唇侧改向,应力峰值随着改向角度的增大而减小;当牙冠向舌侧改向,应力峰值改向角度的增大而增大。
      由实验数据发现,牙冠向唇、舌侧改向时,施加载荷的方向与牙根长轴所形成角度呈一定规律,斜向加载情况下,应力峰值随着载荷方向与牙根长轴所成角度的增大而增大。这与张保卫等研究结果一致。
      在本实验研究中,加载时,桩核冠向唇侧改向时应力峰值均较向舌侧改向时要小。牙体组织为脆性材料,牙本质的抗压强度是其抗拉强度的6~7倍。拉应力的大小对牙本质的保护更有意义。本实验中,牙冠向舌侧改向时,最大拉应力峰值随牙冠改向角度的增加而增大。当桩核冠为正常角度时,牙本质内最大主应力峰值为33.567MPa,向舌侧改向10°、20°、30°时,最大主应力峰值分别为42.543MPa、50.843MPa、61.445MPa。应力峰值与正常角度时相比分别增高26.74%、51.44%、83.05%,增高幅度非常明显。所以,当临床采取舌侧改向桩核冠修复唇向倾斜上前牙时,一定要慎重考虑,控制改向角度不能过大。


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