两种附着体义齿支持组织的应力比较分析

黄海霞，刘 敏，兰玉燕，陈 琳

下颌游离多个后牙缺失常采用可摘局部义齿修复，传统的可摘局部义齿存在一些缺点，例如固位稳定性不佳；基托面积较大，咀嚼时口感不好等［1］。使用附着体替代常规固位体，可以增强义齿稳定性，提高咀嚼效率［2-4］。但附着体品种繁多，形式多样，不同的牙列缺损病例选用不同类型的附着体，所产生的应力分布均有所不同，义齿受力传递至基牙上的力有所不同，导致牙合力在牙槽嵴和基牙上的分布及传导方向有所差异。因此本研究通过建立下颌双侧游离缺失后采用球帽附着体和栓道式义齿修复的三维有限元模型，比较分析基牙不同牙周状况下两种义齿支持组织的应力变化，从而为临床修复设计提供依据。

1 材料与方法

1.1 建立附着体义齿模型选择牙列完整咬合关系正常的成年女性1 名，对其下颌骨进行CT 扫描，将CT图像导入Mimics10.1 软件，建立下颌牙列和下颌骨3D 几何模型，将模型导入Geomagic studio 软件中进行实体化处理，同时利用布尔运算功能建立前磨牙的牙周膜，厚度为0.2mm。在ProENGINEER.Wild fire 3.0软件中根据基牙颈部的位置建立基牙牙体预备后的模型和牙冠模型，根据2.5mm标准型球帽附着体和栓道式附着体的形状和大小分别建立附着体的阳极、阴极和弹性部分；根据下颌骨缺牙区牙槽嵴的形态，分别建立厚度为0.25mm的义齿基托和人工牙（图1～4）。

图1 球帽附着体义齿固位体

图2 球帽附着体义齿实体模型

图3 栓道式附着体义齿基托

图4 栓道式附着体义齿固位体

1.2 网格划分和赋材质采用10节点四面体单元自动配合手动划分网格。模型中所涉及的各类组织和材料均假设为连续的、均质的、各向同性的线弹性材料，有关材料的弹性模量和泊松比，见表1［5-7］。

表1 模型中各组成部分的材料特性

1.3 边界条件与载荷定义在下颌角及升支后缘进行固定约束。正常人日常咀嚼食物最大的咀嚼力为300N［3］,本实验采用垂直加载于第一前磨牙、第二前磨牙的力各50N,第一、第二磨牙的力各100N，共300N，加载方向与牙长轴一致，模拟单侧后牙咬合状态。

1.4 在MSC.MarcMentat 2005r3软件中，将以上参数设定完成后进行运算分析。

2 结果

基牙牙周组织正常时，球帽附着体义齿加载侧基牙、牙周膜、缺牙区牙槽嵴和栓道式附着体义齿加载侧基牙、牙周膜、缺牙区牙槽嵴的Von Mises等效应力分布见图5（A、C、E 为球帽附着体义齿的支持组织，B、D、F 为栓道式附着体义齿的支持组织）。球帽附着体义齿第一前磨牙、第二前磨牙、第一前磨牙牙周膜、第二前磨牙牙周膜的总体应力稍大于栓道式附着体义齿，而栓道式附着体义齿缺牙区牙槽嵴总体应力稍大，但其应力分布相对较均匀，应力集中范围小。球帽附着体在第一前磨牙颈部、第二前磨牙近中根尖出现应力集中，最大应力值分别为19.0801MPa、25.6962MPa。随着基牙牙周组织不同程度吸收，球帽附着体义齿第一前磨牙颈部应力集中区扩大，应力值增加较明显。球帽附着体第一前磨牙牙周膜根尖和第二前磨牙牙周膜根尖及颊侧颈部应力也相对较集中。基牙牙周组织不同状况下，球帽附着体义齿的基牙和牙周膜的最大Von Mises等效应力值都大于栓道式附着体，而缺牙区牙槽嵴的最大Von Mises 等效应力值小于栓道式附着体（表2～4）。

图5 牙周组织正常时，球帽附着体和栓道式附着体义齿支持组织Von Mises等效应力分布云图

表2 基牙牙周组织不同状况下球帽附着体义齿和栓道式附着体义齿基牙最大Von Mises等效应力值

表3 基牙牙周组织不同状况下球帽附着体义齿和栓道式附着体义齿牙周膜最大Von Mises等效应力值

表4 基牙牙周组织不同状况下球帽附着体义齿和栓道式附着体义齿缺牙区牙槽嵴最大Von Mises等效应力值

3 讨论

本实验研究的球帽附着体义齿和栓道式附着体义齿都属于弹性附着体。在远中游离端缺失的情况下PA-RPD由天然牙和无牙区软硬组织共同支持，关于游离端义齿，一些学者认为应当采用弹性或应力缓冲式附着体作为RPD 的固位体，以保护基牙。Besimo 等［8］观察10例SG 冠外弹性附着体固位的末端游离缺失修复，结果表明，基牙的松动度下降，5年成功率达到92%。Ku 等［9］报道冠外弹性附着体不仅对基牙垂直向的应力具有缓冲作用，也提供了美学效果，使患者更加满意。Chun LL 等［10］采用光弹实验证实缓冲状态（弹性）的附着体可产生最强的应力中断作用；刚性附着体在远中基牙上产生最大的应力集中，在牙槽嵴上产生最小应力。白雪芹等［11］应用三维有限元应力分析方法研究显示：用刚性栓道式附着体义齿基牙牙周应力值最大。球帽附着体阴性部分一般通过物理结合固定在活动义齿基托上，能有效缓冲咬牙合力对基牙的冲击，从而达到保护基牙的目的。栓式附着体由阴性部件（栓道）和阳性部件（栓体）构成，阴性部件嵌入义齿活动部分的支架内，阳性部件是附着于烤瓷冠外的金属柱状体，栓体栓道两者连接产生的摩擦力提供义齿的固位力。两种附着体在形态和结构上差异较大，球帽附着体基牙舌侧未设置对抗臂，而栓道式附着体在基牙舌侧有对抗臂与之相连接［12］。相同的牙列缺损病例选用不同类型的附着体，所产生的应力分布均有所不同。如冠内与冠外附着体放置在基牙上的位置不同，义齿受力传递至基牙上的力有所不同，导致牙合力在牙槽嵴和基牙上的分布及传导方向有所差异。

基牙牙周组织正常时，球帽附着体义齿和栓道式附着体义齿的牙合力主要是由基牙和牙槽嵴共同承担。球帽附着体义齿基牙、牙周膜、缺牙区牙槽嵴应力分布形式和栓道式附着体义齿基牙、牙周膜、缺牙区牙槽嵴应力分布形式很相似，这可能是由于两种附着体阳极与阴极之间都有弹性软垫有关。但由于不同附着体结构的差异，会导致附着体支持组织应力值有一定差异。两种附着体义齿的主要区别在于栓道式附着体义齿支持组织应力分布相对较均匀，而球帽附着体在第一前磨牙颈部、第二前磨牙近中根尖出现应力集中，随着基牙牙周组织不同程度吸收，球帽附着体义齿第一前磨牙颈部应力集中区扩大，应力值增加较明显。球帽附着体第一前磨牙牙周膜根尖和第二前磨牙牙周膜根尖及颊侧颈部应力也相对较集中。球帽附着体义齿基牙和牙周膜总体应力大于栓道式附着体义齿，而栓道式附着体义齿缺牙区牙槽嵴总体应力稍大。这可能是由于栓道式附着体义齿舌侧对抗臂与牙冠相连抵消了基牙水平向的部分应力。可见两种结构不同的弹性附着体义齿支持组织应力大小有一定的差异。游离端缺失修复的基本原则是使咬牙合力均匀分布在基牙和缺牙区牙槽嵴上，应该使用何种附着体，必须综合考虑不同患者基牙及其牙周情况、黏膜、牙槽嵴条件等，作出合理选择。

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