有限元方法分析面裂隙对后牙应力分布影响的研究进展

孙丽梅，许立侠，侯文辉 综述 徐红梅 审校

综 述

孙丽梅，许立侠，侯文辉 综述 徐红梅 审校

磨牙；有限元；应力分析；Micro-CT；裂隙

磨牙在生理过程中承担着主要的咀嚼压力，对其表面应力分布的研究具有重要意义。运用磨牙的磨耗信息可以间接评价应力在磨牙表面上的分布情况[1]，但往往得到的力学信息精确性较差且应用范围相对较小。20世纪70年代，有限元分析方法开始应用于口腔生物力学研究中。其基本原理是将连续的结构分割为若干个有限大小的单元，以单元的组合体替代原结构，建立有效的数学模型，进行力学分析，具有重复利用率较高、应用范围广等优点[2-5]。

1 下颌磨牙表面的应力分析

2 发生应力疲劳性牙体疾病的磨牙的有限元分析

2.3 牙折裂后牙体应力分布的变化 牙体组织是具有各向异性的脆性材料，具有耐压而不耐拉的性质。对于完整的前磨牙进行应力分析发现，最大的压应力出现在接触点区域,最大的拉应力出现在两个牙尖之间深的沟裂处。而当牙冠沿沟裂方向发生折裂时，继续加力发现裂隙沿着折裂的方向继续发展，并且应力沿着裂隙的方向传导，应力集中在牙体的内部，应力极值出现在裂隙的尖端[18]。

磨牙的限元分析取决于多种因素,如材料属性、边界条件,接口定义，材料的密度,弹性模量和泊松比等[19]。然而,许多三维有限元分析研究不重现真实的解剖设计牙齿的元素,或者认为牙体内部所有组织具有均质性、各向同性[20]，在这些情况下,得到的只是一个近似的模型,而不是真正的结构；另一方面，关于窝沟形态的三维结构的详细研究因缺乏相应的无创性技术而受到了限制[21]，并且建立的模型中也不包括沟裂的形态，这就对其表面的力学分析造成了影响。因此，目前建立的磨牙有限元模型中尚无沟裂形态的存在，亦尚缺乏沟裂形态及深度对磨牙内应力分布的影响。关于磨牙窝沟形态及深度对牙折裂发生发展的影响之间的关系，还有待于进一步研究。

3 裂隙的存在对牙体应力分布的影响及其意义

为了获得牙体内部的信息，采用的建模方法包括磨片切片法、三维测量法、CT图像处理法、利用DICOM数据直接建模、模块化有限元模型等[22, 23]。这些方法在一定程度上能够反映出牙体组织的性质，但由于其精度低，牙体组织形态结构复杂等特点，在反映牙体组织细微结构方面有待于进一步改进。Micro-CT又称μCT或显微CT，是20世纪末兴起的一种高精度的采样方法，能够在不破坏样品的情况下获取样品内部详尽的三维结构信息[24]。其扫描厚度可达25 μm，分辨率达到13 μm，接近显微镜水平，能够更精确地反映牙体组织的三维结构[25]。但以此方法建立的模型中均未考虑沟裂结构对于牙体力学性质的影响。

建立包含沟裂结构的下颌磨牙的有限元模型：一方面能够更好地研究窝沟形态及深度对于应力在磨牙表面、根管、髓腔等处分布的影响，为研究与应力疲劳相关的牙体硬组织疾病的发病机制，并为该病的预防及临床治疗提供一定的理论基础；另一方面，沟裂结构的存在，对牙体应力分布造成一定程度影响，为分析牙面其它形式裂隙时的力学信息提供了基础；另外，沟裂的存在对于精确分析分析纤维桩、嵌体等修复后其应力集中及力学传导等也具有重要意义。

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(2015-03-06收稿 2015-06-05修回)

(责任编辑 郭 青)

武警总医院院内资助项目二类(WZ201024)

孙丽梅，硕士研究生，E-mail: slm880803@163.com

100039 北京，武警总医院口腔科

徐红梅,E-mail: h_m_xu@163.com

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