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固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元研究

李德利  
【摘要】: 牙周炎的修复治疗是牙周病综合治疗的重要组成部分之一。临床上通常使用固定、可摘及套筒冠等恒久性牙周夹板对患者口内牙周基础治疗后仍然松动的余留牙进行稳定,以达到降低牙齿松动度、分散牙合力提高患者咀嚼功能及舒适度的作用。但长期以来,牙周夹板的治疗作用及效果大都基于临床观察,缺乏严格有效的科学依据。为了证明并评价各类牙周夹板的真实治疗作用,同时对比其应用后相互间的差异,为临床研究提供可借鉴的参考依据,本课题从生物力学的角度出发,设计并进行了如下实验研究。 实验目的: 本课题拟通过建立固定、可摘及套筒冠三种牙周夹板的三维有限元模型,分析不同牙周状况下应用三种夹板后牙周膜内应力分布的差异,为不同牙周状况下合理选择夹板类型提供临床设计的科学依据,以改善牙周膜内的应力分布。 材料与方法: 第一部分完整牙列的下颌骨几何模型的调整及三维有限元分析 精细调整已建立的完整牙列的下颌骨几何模型(包括牙列、牙槽骨及牙周膜等),并形成三维有限元模型,以验证模型调整后的的有效性,从而为完整牙列和牙列缺损的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元研究提供有效平台。 第二部分完整牙列的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元分析 修整精细调整后的下颌牙槽骨,建立不同牙槽骨高度下的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维几何模型及有限元模型,分析不同牙槽骨高度下应用三种夹板后牙周膜内的应力分布及彼此间的差异,从而为不同的牙周状况下选择较为适合的夹板类型提供依据。 第三部分牙列缺损的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元分析 在已建立的完整牙列的下颌骨几何模型的基础上,形成牙列缺损的几何模型并完成不同牙槽骨高度下,固定、可摘及套筒冠牙周夹板的有限元模型的建立,进一步分析随着牙槽骨的不断吸收,应用三种夹板后牙周膜内的应力分布及其差异,从而为临床上牙列缺损后的牙周病患者进行夹板修复治疗提供可借鉴的参考依据。 结果: 第一部分完整牙列的下颌骨几何模型的调整及三维有限元分析 根据课题设计要求,完成下颌牙列的精细调整,使模型尽可能符合临床实际状况,加载后验证模型的有效性。根据所施加载荷的大小及方向不同,得到如下分析结果: 1.前牙牙根唇侧颈部是主要的应力集中区,其中以尖牙牙周膜内的最大Von Mises应力值最低。 2.在前磨牙区,第二前磨牙的最大Von Mises应力值要比第一前磨牙大,位于牙根近中舌侧颈部。 3.磨牙的牙颈部、根分叉处及近中根根尖部是主要的应力集中区,第二磨牙比第一磨牙的牙周膜最大Von Mises应力值大。 第二部分完整牙列的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元分析 在已完成的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元模型的基础上进行加载并对各基牙牙周膜内的应力值作进一步分析,得到如下结果: 一)相同牙槽骨吸收情况下,不同牙周夹板应用后,基牙牙周膜内的应力变化及彼此间的差异 1.三类牙周夹板应用后,各基牙牙周膜内的应力均不同程度的降低。 2.固定及套筒冠牙周夹板可显著降低各基牙牙周膜内的应力值,明显优于可摘牙周夹板。 3.可摘牙周夹板连接体的设计不同,各基牙牙周膜内的应力亦发生相应的变化。使用设计一易导致修复后尖牙区出现明显的应力集中,改用设计二,增加第二前磨牙和第一磨牙间的小连接体后可以降低余留基牙牙周膜内的应力值。 二)不同牙槽骨高度下,同一牙周夹板修复前后各基牙牙周膜内的应力变化及彼此间的差异 1.三种牙周夹板应用后,从牙槽骨未吸收至吸收1/3,牙周膜最大Von Mises应力值降低最明显,而由牙槽骨吸收1/3至吸收1/2时应力变化较小。 2.采用设计一制作的可摘牙周夹板易造成尖牙区出现较大的应力集中,因而需要加强对尖牙的保护作用。随牙槽骨不断吸收,尖牙应力增加的百分比呈下降趋势。 第三部分牙列缺损的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元分析 对牙列缺损后已完成建模的固定、可摘及套筒冠牙周夹板的三维有限元模型进行加载,进一步分析各基牙牙周膜内的应力值,得到如下结果: 一)牙列缺损前后应用不同类型牙周夹板修复后各基牙牙周膜内的应力变化及彼此间的差异 1.第一前磨牙在牙列缺损后没有直接临近缺隙区,因此在受力过程中,所分担的载荷相对较少,其应力值变化也最小。 2.第二磨牙的牙周膜面积大于第二前磨牙,因此其分担缺失第一磨牙的载荷相对较多。 3.临床上应格外注意检查尖牙的牙周状况,一旦其牙周状况不良,应尽可能避免采用可摘牙周夹板进行松动牙齿的稳定及缺失牙齿的修复治疗。 二)相同牙槽骨吸收情况下,应用不同类型牙周夹板后牙周膜内应力的比较 1.固定及套筒冠牙周夹板应用后,各基牙最大Von Mises应力均明显降低。 2.可摘牙周夹板难以限制各基牙的运动方向,施加载荷后,其牙周膜内的应力明显增大,高于修复前。其中以尖牙的最大Von Mises应力增大最为显著。 3.应用三种牙周夹板后,固定及套筒冠牙周夹板各基牙的最大Von Mises应力及压应力大致相同,固定夹板各基牙拉应力均高于套筒冠牙周夹板,但随着牙槽骨的吸收,这种差别越发不明显。 4.当使用可摘牙周夹板时,若患者的口腔卫生状况不良,牙周病有较大复发可能时应慎重使用,尤其应注意尖牙的保护。 结论: 1.牙列完整情况下,三类牙周夹板应用后均可降低牙周膜内的应力,固定及套筒冠牙周夹板优于可摘牙周夹板,两者间差别不明显。 2.在牙齿缺失的情况下,应用固定及套筒冠牙周夹板后仍可以降低各基牙牙周膜内的应力,说明此两类夹板的治疗作用是非常显著的。可摘夹板应用后,牙周膜内的应力呈上升趋势,高于修复前,相对于前两类夹板,其稳定作用较差。 3.不同的连接体设计会带来不同的牙周膜内应力分布,连接体可以有效的发挥传递应力的作用。 4.牙列缺损后,使用固定及套筒冠牙周夹板,尖牙内的最大主应力增加均较为明显,但剪应力下降显著;可摘牙周夹板尖牙应力增加较为显著。提示临床上,进行夹板修复治疗尤其是可摘牙周夹板,应注意检查尖牙的牙周支持能力。


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