三维有限元模型在下颌第一磨牙牙体缺损修复中的应用

丁一凡

黑龙江省哈尔滨锅炉厂医院，黑龙江　哈尔滨　150046



三维有限元模型在下颌第一磨牙牙体缺损修复中的应用

丁一凡

黑龙江省哈尔滨锅炉厂医院，黑龙江哈尔滨150046

【摘要】目的：分析三维有限元力学在下颌第一磨牙牙体缺损修复中的应用价值。方法：对全口牙裂教具中右下颌第一磨牙进行三维激光扫描，获得数据，建立三维有限元基础模型。结果：在垂直载荷和斜向载荷两种不同的载荷下，模型2应优先选择金合金桩核充填全冠修复和镍铬合金桩核全冠修复，其次选择复合树脂或者银汞合金充填全冠修复。结论：髓室壁牙体组织没有受到破坏的缺损，使用充填全冠修复，就可以得到较好的修复效果。而髓室壁牙体组织部分受到破坏的缺损，建议使用桩核全冠修复，效果较好，并且相对于镍铬合金材料而言，使用金合金材料修复的效果更佳。对于因某些原因无法使用桩核全冠修复的患者，可以使用充填全冠修复，并且相对于银泵合金材料而言，复合树脂的充填效果更佳。需要注意的是，如果水平载荷较大，以上两种修复实施时，都需尽量减轻牙颌力。此外，如果髓室壁牙体组织部分受到破坏，不建议使用镍铬合金桩核全冠修复。

【关键词】下颌第一磨牙；牙体缺损修复；三维有限元模型

本次研究主要采用充填全冠修复和桩核全冠修复两种修复方法对牙体缺损进行修复，并采用金合金桩核全冠修复、镍铬合金全冠修复、复合树脂充填以及银汞合金这四种材料，观察使用不同材料和修复方法时，牙本质Mohr的应力分布情况，比较牙本质最大的Mohr值。针对下颌第一磨牙牙体缺损修复的三维有限元力学进行深入的分析。

1资料与方法

1.1建立三维有限元模型对全口牙裂教具中右下颌第一磨牙进行三维激光扫描，获得数据，建立三维有限元基础模型。根据相关文献以及解剖学理论提供的根管壁和髓室的厚度、牙体和牙周组织之间的关系以及髓腔结构等，借助CAD软件，参考金属冠修复标准，建立三维几何模型。构建右下颌第一磨牙远中颌面的三维集合模型，借助有关软件划分网格，建立四节点四面体单元的三维有限元基础模型。以此为基础，在保证远中缺损龈壁和近中牙体壁不变的前提下，在髓室顶水平以上颊、舌向扩大洞型，建立舌侧壁和颌面颊厚厚度为1毫米的最大缺损模型，简称模型1。在髓室底平面向颊、舌向扩大洞型，当舌侧壁颌面端厚1mm的缺损时，颊侧壁为2.7mm，简称模型2。模型1和模型2都采用复合树脂和银汞合金充填，进行镍铬合金全冠修复。

1.2组织和材料的力学参数泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数，而弹性系数是相互联系的两个指标增长速度的比率，它是衡量一个变量的增长幅度对另一个变量增长幅度的依存关系。组织和材料的力学参数如表1所示。

表1　组织和材料的力学参数

1.3观察指标观察比较两种模型充填和桩核全冠修复在四种载荷下的牙本质Mohr应力分布规律和牙本质最大Mohr值。如果牙本质拉伸极限强度(40MPa)小于牙本质最大Mohr值，可以判断为牙体折裂[3]。

2结果

2.1牙本质最大Mohr值在水平载荷、斜向载荷、垂直载荷三种不同的载荷下，模型1应优先选择银汞合金充填全冠修复和复合树脂充填全冠修复两种修复方法，如果这两种方法无法实施，可以根据实际情况选择金合金桩全冠修复或者镍铬合金桩核全冠修复方法。在垂直载荷和斜向载荷两种不同的载荷下，模型2应优先选择金合金桩核全冠修复和镍铬合金桩核全冠修复，其次选择复合树脂或者银汞合金充填全冠修复。

2.2牙本质Mohr应力云图结果比较充填全冠修复和桩核全冠修复比较，由充填全冠修复将应力集中区从牙颈部和冠边缘逐渐转移到根部。两种充填全冠修复方式相比，复合树脂充填全冠修复应力分布小于银汞合金充填全冠修复。最大载荷下，模型1中，4种修复颌面观Mohr应力云图如图1所示。模型1和模型2相比，模型1(max1)在平髓室顶牙体组织处容易产生应力集中区，模型2(max2)在平髓室底牙体组织处容易产生应力集中区。在图1中，暖色代表数值较大，冷色代表数值较小。

3讨论

近年来，随着医学技术的不断成熟，磨牙根管治疗手术的水平也有了很大的提高，大大提高了下颌龋坏第一磨牙的保存率。临床修复时，如果牙体缺损并没有到髓室壁，应该尽量选择全冠修复，因为髓室壁牙体组织的保留有助于减少修复后牙体组织的应力[4]。如果髓室壁牙体组织受到部分缺损，应该选择桩核全冠修复方法，并且尽量使用金合金材料，比镍铬合金材料的效果更好。如果受到外部环境因素的影响，不具有进行桩核全冠修复的条件，应尽量采用复合树脂作为充填材料，相对于银汞合金充填而言，复合树脂充填效果更好。如果水平载荷非常大，或者患者有磨牙的习惯，此时，无论采用何种修复方法，在进行修复之前，都要减轻颌力，才可以保证修复不受影响[5]。同时，如果髓室壁牙体组织遭到一定程度的破坏，尽量不要使用以镍铬合金为材料的桩核全冠修复方法。在本次研究中，斜向载荷、垂直载荷、最大载荷下，两类修复牙本质最大Mohr值都低于牙本质拉伸极限强度，说明在咀嚼能力正常的情况下，这两种修复方法都可以使用。两种充填全冠修复在牙本质最大Mohr值方面没有较大的差异，相对而言，在复合树脂充填全冠修复方法下，应力集中面积要小于银汞合金充填全冠修复。如果发现髓室壁牙体组织遭到非常严重的破坏，应力主要在髓室底集中，应尽量使用复合树脂充填全冠修复方法。金合金桩全冠修复和镍铬合金桩核全冠修复两种修复方法相比，镍铬合金桩核全冠修复的牙本质最大Mohr值更大，所以应尽量采用金合金桩全冠修复方法。

参考文献

[1]田力丽,梁伟,李凌旻，等. 下颌第一磨牙牙体缺损修复后静力与冲击动力的三维有限元分析[J]. 华西口腔医学杂志,2007,06:595-598-602.

[2]田力丽,梁伟,李凌旻，等. 纤维桩与金属桩核修复磨牙牙体缺损的三维有限元应力分析[J]. 口腔颌面修复学杂志,2008,04:280-282-290.

[3]刘涛,耿海霞,刘建彰，等. 下颌第一磨牙任意两壁缺损不同充填材料全瓷冠修复的三维有限元应力分析[J]. 临床口腔医学杂志,2015,02:76-79.

[4]连克乾,王安训,许鸿生，等. 三维有限元法分析带桩嵌体修复下颌第一磨牙残冠的等效应力分布[J]. 中国临床康复,2005,30:112-114.

[5]徐红梅,贾静,朱晓英，等. 根管治疗后下颌磨牙采用各种充填材料修复的三维有限元分析[J]. 口腔颌面修复学杂志,2014,02:75-79.

(收稿日期：2015.11.23)

【中图分类号】R783.3

【文献标志码】A

【文章编号】1007-8517(2016)04-0111-02