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上颌切牙应力的有限元分析

发布于:2023-07-30 21:29
有限元分析

      通过Ansys Workbench11.0三维有限元分析运算,得到各组别的应力值。结果可见在牙槽骨吸收的情况下,上颌切牙在所有加载角度下牙周组织所受最大应力值均明显大于牙周正常情况下上颌切牙所受的最大应力值。图为牙周吸收情况下上颌切牙5种加载角度下,牙体及牙槽骨应力分布云图。其中A0~A20的系列数据和应力云图为课题组前期研究的结果。实验组在牙周吸收情况下(B0~B20),与对照组相比,基牙所对应的受力中心位置均发生了改变,牙体和牙槽骨的最大应力值明显高于对照组。口腔临床中,牙周病的发病率高达76%~92%。而牙周病患者因牙周支持组织被破坏,牙齿很容易受各种力的影响而发生移位,直接影响患者的容貌和功能。如何对此类患者功能与美学进行治疗,得到了越来越多的关注与研究。
      根据wolff定律,骨骼的生长会受到力学刺激的影响而发生结构变化。当骨受力状态适当,不仅可以避免骨组织的吸收,且有利于骨的重建,作用于牙齿的力会传递至牙周膜再至牙槽骨上。对于牙周病患者,如何降低咬合力对基牙与牙周组织的影响尤为重要。对于伴有牙周病的错牙合畸形患者,治疗除了需要改善患者的美观外,更需要关注患者牙周组织的健康。因此对于此类患者,不管采取正畸或修复治疗措施,牙齿的受力状况都是首先需要考虑的问题。
      三维有限元分析通过采用高分辨率的Micro-CT扫描,能精确完整地反映出口腔各种组织的复杂解剖结构,有利于图像的分割及力学分析,且由于其准确性与有效性而在口腔领域得到了越来越多的应用。因此,本实验采用三维有限元应力分析手段,比较了正常及牙槽骨支持吸收1/3状况下,不同加载角度时,基牙及牙槽骨的应力情况,以期为临床治疗提供一定的理论参考。
      牙槽骨吸收1/3情况下,基牙与牙周组织受到的最大应力值明显高于正常牙周情况下的基牙。这是由于牙周病患者常常因为牙周支持组织的丧失,牙齿的阻力中心位置及受力环境发生了变化。由图1及图2可知,正常基牙0°加载时,最大应力值作用于载荷作用点附近,在加载角度为5、10、15、20°时,其应力主要集中于牙颈部,这与之前的研究结果类似。伴有牙周吸收1/3的基牙,0°加载时最大应力值作用于载荷点附近与暴露的近中牙根处,加载角度为5、10、15、20°时其最大应力主要集中于暴露的牙根唇侧偏远中处。无论哪种加载角度下,牙周吸收情况下的基牙所对应的受力中心位置均发生了改变,从而使得最大应力值明显高于正常基牙,这与其他学者的研究结果类似。
      在斜向加载情况下,随着加载角度的增大,牙周正常与牙周吸收1/3的基牙所受到的最大应力值均逐渐增加,这表明基牙的受力与力的角度成正相关。这可能是由于加载角度不同,使在水平方向上的分量对牙体产生了弯矩。这也提示,在临床上利用桩核冠对牙周受损的前牙进行改向时,应当把角度控制在一定范围内,否则会由于应力过大造成基牙的折断或牙周组织的损害。
      本实验通过建立正常牙周组织及牙周吸收1/3情况下的切牙三维有限元模型,模拟受到不同角度载荷作用下的牙体组织及牙周骨组织最大应力值及其分布。无论哪种加载角度下,牙周吸收情况下的基牙和牙周支持组织所对应的受力中心位置均发生了改变,从而使得最大应力值明显高于正常基牙。这提示错牙合畸形伴有牙周病的患者进行正畸及修复治疗时,应当考虑受力状况的差异,避免造成基牙及牙周组织的损坏。


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