上颌第一磨牙残根桩核冠修复后的生物力学研究

【摘要】：随着根管治疗的广泛开展,各种大范围牙体缺损的患牙，包括各种残冠和残根在内，大都可以通过桩核冠修复的方式得以保留。但是，桩核冠修复的患牙比健康牙齿更容易发生牙折，而一旦桩核冠修复后的患牙发生根折，其结果往往都是灾难性的，最终只能将患牙拔除，后期的修复治疗也变得更加困难。因此，对于大范围牙体缺损的患牙，在根管治疗后选择桩核冠修复方式时，首先需要考虑的就是如何增强患牙的抗折性能。临床医师在为患牙设计桩核冠修复体时，选择合理的设计和材料，使其承受咬合力时应力能够均匀分布，减少应力集中，对于提高患牙的抗折能力，延长修复体使用寿命，是非常重要的。 对于各种桩核冠修复体在承受咬合力后的应力大小及分布的研究一直是口腔修复学和口腔生物力学研究的热点。关于前牙桩核冠修复体的应力分析发现桩核长度、桩核直径、桩核材料、桩核粘结材料以及咬合力的大小和方向等多种因素都会对桩核冠修复患牙剩余牙本质上的应力大小和分布产生影响。由于磨牙的牙体形态和根管结构都比较复杂，对体积较小、层次结构较多、外形较复杂的磨牙桩核冠修复体建立几何相似度较高的有限元模型，一直以来都是比较困难的，因此对磨牙桩核冠修复体的生物力学研究在国内外均少见报道。近年来随着计算机技术的飞速发展，出现了基于CT、MRI采集的DICOM数据直接建模的有限元模型生成方法。采用该建模方法可以建立几何相似度很高的磨牙桩核冠修复体的三维有限元模型，为完成磨牙桩核冠修复体的应力分析提供了条件。 本课题采用CT扫描获取影像数据，再通过Mimics软件和Abaqus软件处理，建立了上颌第一磨牙残根桩核冠修复体的三维有限元模型。在此模型的基础上，对不同桩核设计、不同桩核材料、不同桩核粘结材料以及不同牙合力方向条件下的上颌第一磨牙残根桩核冠修复体进行了受力分析，对各种条件下剩余牙本质、桩核以及牙本质与桩核间的粘结层上的三种应力（Von Mises应力、最大主应力、剪切应力）峰值大小和应力分布情况进行了探讨，为临床医生进行合适的上颌磨牙桩核设计、桩核材料选择、桩核粘结材料选择以及全冠外形设计提供生物力学依据。 根据实验研究得出以下结果： 1.随着根桩长度和数目的增加，剩余牙本质上各项应力峰值呈现不规律变化，Von mise应力的峰值区均位于腭根和近中颊根的肩台处，而桩核上各项应力峰值没有明显差异。 2.随着桩核材料弹性模量的增加，剩余牙本质上各项应力峰值轻微降低，而桩核上各项应力峰值逐渐增大，在腭根根桩的末端高应力区的范围逐渐增大。 3.随着桩核粘结材料弹性模量的增加，剩余牙本质上各项应力峰值轻度增加，而粘结层上各项应力峰值显著增加，桩核的腭尖，近中颊尖以及近中颊根处的粘结剂为高应力区。 4.随着牙合力方向与牙体长轴所成角度的增加，剩余牙本质上各项应力峰值明显增加，腭根的腭侧面和近中颊根的近中面靠近牙颈部区域高应力区的范围显著增大，而桩核上各项应力峰值轻度增加。 5.虽然不同桩核设计、不同桩核材料、不同桩核粘结材料以及不同牙合力方向都会对剩余牙本质上各项应力峰值产生影响，但牙合力方向的影响是最明显的。 该结果提示： 1.在正常牙合力垂直加载的条件下，无论选用何种桩核设计、桩核材料以及桩核粘结材料，上颌第一磨牙残根桩核冠修复体发生牙根折断或桩核折断的可能性都很小。 2.在进行上颌磨牙残根桩核冠修复时，可以通过增加桩的长度和数目来提高桩核的固位力。 3.磷酸锌作为上颌磨牙残根桩核冠修复体的粘结剂时，其桩核冠发生脱落失败的可能性极大。临床上应选择树脂粘结剂作为磨牙残根的桩核粘接材料。 4.随着牙合力方向与牙体长轴所成角度的增加，牙折的可能性增大。临床上采用桩核冠修复磨牙残根时，应该尽量减小牙尖斜度，以降低牙折风险。 当然，本实验只是对上颌第一磨牙残根桩核冠修复体的三维有限元模型进行的静态受力分析，而临床实践中磨牙残根桩核冠修复体的受力是动态变化、循环反复的，这会大大降低修复体的抗折能力。另外，实验所得结果均是在假设剩余牙本质、桩核在受力后未发生折断以及粘结剂未发生粘结分离或粘结材料碎裂的前提下获得的，而一旦这些结构中的任一部分发生破坏，均会引起整个修复体的应力重新分配，产生更加严重的后果。因此，在进行磨牙残根桩核冠修复时，临床医师应将一些临床研究和力学分析的结果结合起来综合考虑，为患者提供最合适的治疗方案。