全瓷冠及根管修复后磨牙咬合应力特征的数值模拟研究

摘要

全瓷冠和根管桩修复是长期以来磨牙修复的首选方案。但全瓷冠的脆性限制了其广泛应用，而根管桩在修复中对剩余牙体组织的保存作用也存在争议。采用有限元法建立两种修复模型，并分别对其进行口腔环境中各种载荷的模拟，分析磨牙在不同载荷下的咬合应力特征，可为临床修复体的应用提供生物力学依据。
　　 本论文利用高精度扫描技术采集下颌第一磨牙全瓷冠及上颌第一磨牙牙体图像，结合逆向造型软件IMAGEWARE、MIMICS和GEOMAGIC，以及CAD软件UG和有限元软件PATRAN建立两种三维有限元模型，所建模型较好地再现了临床修复体的真实情况，并在此基础上进行各种口腔工作环境的模拟。
　　 首先，利用动态冲击载荷分别模拟了口腔在两种咬合力下咀嚼不同尺寸大小球状硬物的情形，研究了全瓷冠的受力情况及其动力响应；结果发现，全瓷冠在动态冲击载荷下的最大拉伸主应力极值随时间变化而改变；在不同的咬合力下，不同尺寸的球状食物导致全瓷冠的最大主应力值对咬合力敏感度不一样；咬合食物的尺寸不同可能是造成全瓷冠产生不同应力分布模式的主要原因。
　　 然后，利用瞬态热载荷模拟了口腔中热冷温度变化，研究了四种不同瓷材料全瓷冠的热应力大小及分布；结果发现，全瓷冠在温度交替变化下其拉应力集中的部位随时间变化而不同；热能在四种材料中的传递速度的不同导致牙冠内部温度变化不同，相应的拉应力也不同；Zirconia作为全瓷冠材料在口腔服役时应当尽量避免冷热食物的交替进食，而IPS EmpressⅡ较适合于临床上作为经常进食冷热食物的患者的全冠修复。
　　 最后，利用静态载荷并参考咬合记录确定上颌牙牙合面牙尖交错位接触点，模拟计算了口腔咀嚼两种软硬不同的食物时牙体各组织的应力分布特征；结果发现，纤维桩的存在降低了牙本质及树脂充填体的应力峰值，可提高患牙抗折强度，使充填体的应力得到传递和分散，对保护剩余牙体组织、防止牙体及树脂充填体折裂有积极作用，但其改善牙体折裂模式的作用尚不明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 有限元法

1.2.1 有限元法基本原理

1.2.2 有限元法的分析步骤

1.2.3 有限元法分析中的基本假设

1.2.4 有限元法的优点

1.2.5 有限元法的应用现状

1.2.6 口腔组织建模技术的发展

1.3 全瓷冠桥疲劳行为的有限元研究

1.3.1 全瓷冠桥的静疲劳有限元分析

1.3.2 全瓷冠桥的动疲劳有限元分析

1.3.3 全瓷冠桥的循环疲劳有限元分析

1.4 根管桩核材料的有限元研究

1.5 本论文研究的内容和目的

第二章 全瓷冠及根管治疗后磨牙三维有限元模型的构建

2.1 材料和方法

2.1.1 实验器材及软件环境

2.1.2 建模技术路线

2.2 结果

2.3 讨论

2.3.1 本研究建模方法特点

2.3.2 有限元模型的相似性

2.4 小结

第三章 磨牙全瓷冠在冲击载荷下的力学分析

3.1 材料与方法

3.1.1 计算模型及材料属性

3.1.2 载荷条件

3.1.3 求解计算

3.1.4 后处理

3.2 结果

3.2.1 不同大小球体和咬合力下牙冠及基牙上应力极值比较

3.2.2 不同大小球体和咬合力下牙冠外表面应力分布比较

3.2.3 不同大小球体和咬合力下牙冠内表面应力分布比较

3.3 讨论

3.3.1 载荷设计

3.3.2 应力分析及临床意义

3.3.3 本模拟研究的不足

3.4 小结

第四章 磨牙全瓷冠不同瓷材料的瞬态热应力分析

4.1 材料与方法

4.1.1 计算模型及材料属性

4.1.2 载荷条件

4.1.3 求解计算

4.1.4 后处理

4.2 结果

4.2.1 不同瓷材料全瓷冠在热、冷交替作用下温度的变化

4.2.2 不同瓷材料全瓷冠在热、冷交替作用下热应力分布比较

4.2.3 不同瓷材料全瓷冠在热、冷交替作用下热应力极值比较

4.3 讨论

4.3.1 本研究关于瞬态热分析的假设

4.3.2 应力分析及临床意义

4.3.3 本模拟研究的不足

4.4 小结

第五章 纤维桩对磨牙树脂充填体及牙体应力特征的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 计算模型及材料属性

5.1.2 载荷条件

5.1.3 分析计算

5.1.4 后处理

5.2 结果

5.2.1 不同载荷条件下两种修复法牙体的应力分布

5.2.2 不同载荷条件下纤维桩的应力特征

5.2.3 两种修复法牙体的最大应力比较

5.2.4 树脂充填体的应力情况

5.3 讨论

5.3.1 载荷设计

5.3.2 应力分析及临床意义

5.3.3 本模拟研究的不足

5.4 小结

全文总结及工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢