根管治疗后上颌前磨牙修复方式的三维有限元比较研究

摘要

研究背景： 上颌前磨牙是口腔中解剖形态、位置和功能都相对特殊的牙齿，临床上进行根管治疗的比例较高，治疗后修复失败的发生率也较高。目前临床上多选择全冠修复方式对根管治疗后的上颌前磨牙进行保护，但是近年来越来越多的研究认为，在修复根管治疗后的上颌前磨牙时，全冠修复为了获得足够的修复空间，需磨除大量的牙体组织，会使根管治疗后上颌前磨牙的抗折力进一步减小，修复体就位后若受到异常咬牙合力，会增加上颌前磨牙牙颈部牙折的发生率，因此选择一种适合的修复方式保护根管治疗后的上颌前磨牙是临床医生面临的一大问题。全瓷嵌体和全瓷MOD高嵌体是近年来随着全瓷技术在口腔修复体制作中的广泛应用，而被重新重视的一种修复方式，为更好的修复根管治疗后上颌前磨牙提供了新的途径。以往在国内由于全瓷材料脆性大、耐磨性差等自身性能不足的原因，影响了其临床使用率，近年来全瓷材料的性能有了较大的提高，人们对全瓷嵌体和全瓷MOD高嵌体的作用有了新的认识。相对于金属嵌体和全冠修复，全瓷嵌体不需要进行预防性扩展，牙体组织的抗力和强度丧失较少，另外全瓷嵌体通过树脂粘接固位提高了嵌体的固位力，减少了为增加固位力而进行的牙体预备。全瓷MOD高嵌体是一种Ⅱ类洞瓷嵌体的变体，其覆盖整个(牙合)面的修复设计一定程度上保护了剩余牙体组织，同时未损伤牙颈部牙体组织，对牙颈部牙齿抗折力丧失的影响较小，符合当前尽可能保留牙体组织的治疗原则。但是临床中选择何种修复方式保护根管治疗后上颌前磨牙，使修复体就位后应力产生更合理、分布更均匀，达到最佳的远期修复效果，需要从各个方面综合考虑，因而有必要从生物力学的角度进行专门的研究。 研究目地： 本研究通过运用Micro-CT扫描技术结合FreeForm、Mimics等逆向工程软件建立根管治疗后上颌前磨牙四种修复方式的三维有限元模型，分析复合树脂、全瓷嵌体、全瓷冠和全瓷MOD高嵌体对牙体组织应力产生和分布的影响。建立Cerec、Cercon、EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-CeramAlumina、In-CeramZirconia六种全瓷MOD高嵌体修复根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型，比较它们的应力分布规律，借以为临床工作提供一些有价值的信息。 材料与方法： 第一部分： 1、建模原始数据的获得：选择南方医科大学附属南方医院口腔医学系齿槽外科因正畸拔除一颗牙体完好、形态正常成人上颌第一前磨牙，游标卡尺测量其外形，牙齿尺寸在王惠芸所报道的中国人恒牙牙体测量统计平均值范围内。常规逐步后退法完成根管预备，牙胶尖充填、玻璃离子基底、复合树脂充填，而后环氧树脂包埋固定。对牙齿标本进行MiCro-CT扫描，扫描时保持牙体长轴与检查床平行，与扫描平面垂直。扫描自牙尖至牙根尖，层厚间距125μm，获得牙齿三维动态图像。通过MiCro-CT自带分析软件，将获得牙齿三维动态图像转化成为Mimics软件可识别的冠根向截面图(bmp格式)，共获得断层影像168张。 2、约束边界及设置条件：约束边界以牙槽嵴顶为标准水平高度，牙根固定于牙槽窝内。假设条件：本实验所涉及生物材料的材料力学特性均假定为均质、连续和各向同性。受力时模型各截面不产生相互滑动，各单元有足够的稳定性。 3、三维有限元模型的建立：将获得的扫描图像输入Mimics进行三维模型重建，图像分割后获得包括牙釉质和牙本质各部分的三维模型，将重建好的三维模型导入Freeform进行模型修改和手工铺面，最后以IGES格式导入ANSYS有限元软件，网格划分后，最后形成包含牙釉质、牙本质、牙髓腔、牙槽骨的三维有限元模型。 4、三维有限元模型的验证：垂直加载位于上颌第一前磨牙牙冠中央窝处，45°角斜向加载位于舌尖三角嵴中部，方向与牙长轴成45°角。载荷力大小模拟上颌第一前磨牙最大骀力均为270N。加载方式为静态方式。 第二部分： 1、采用实验(一)建立的复合树脂修复根管治疗后上颌前磨牙的三维有限元模型。分别建立基于Cerec材料的全瓷嵌体、全瓷冠、全瓷MOD高嵌体修复根管治疗后上颌前磨牙的三维有限元模型。 2、定义材料和边界条件同实验(一)。 3、载荷条件同实验(一)。 4、观察指标：四种修复方式修复根管治疗后上颌前磨牙的三维有限元模型不同加载条件下牙本质内的第一主应力(S1)、第二主应力(S2)、第三主应力(S3)、Von-Mises(Seqv)应力的峰值及分布，实验结果为根据云纹图记录的应力数值。 第三部分： 1、采用实验(二)建立的基于Cerec全瓷材料的MOD高嵌体修复的根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型，建立Cercon、EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-CeramAlumina、In-CeramZirconia材料的全瓷MOD高嵌体修复的根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型。 2、定义材料和边界条件同实验(一)。 3、载荷条件同实验(一)。 4、观察指标同实验(二) 结果： 1、建立了复合树脂修复根管治疗后上颌前磨牙精确三维有限元模型，建成后共生成106597节点，形成68376个等参四面体单元。 2、模拟建立了全瓷嵌体、全瓷冠、全瓷MOD高嵌体修复的根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型。 3、四种修复方式修复后在进行垂直应力加载时：复合树脂修复产生的S1、S2、S3均明显大于其他三种修复方法，产生的Seqv也比较接近最大值；全瓷冠修复产生的Seqv应力最大；全瓷嵌体修复产生的各种应力峰值均小于其它三种修复方法，尤其产生的Seqv应力明显小于其他三种修复方法；而全瓷MOD高嵌体修复的各种应力峰值均处于其他修复方式的中间状态。 4、四种修复方式修复后在进行45°角斜向应力加载时：复合树脂修复产生的S1、S2、S3均明显大于其他三种修复方法；全瓷嵌体产生的Seqv最大；全瓷MOD高嵌体修复产生的S1、S2、Seqv均小于其它三种修复方法，尤其是Seqv明显小于其他三种修复方法；全瓷冠修复产生的S3最小。 5、四种修复方式修复后牙本质应力的峰值分布比较：四种修复方式在应力加载时均在加载部位出现应力集中；垂直加载时，咬(牙合)力沿着牙冠、牙颈、牙根依次传递，呈现应力递减趋势。斜向加载时复合树脂、全瓷嵌体、全瓷冠修复均在相应侧牙颈部出现应力集中，全瓷MOD高嵌体修复在斜向加载时未出现明显应力集中区。 6、六种全瓷材料MOD高嵌体修复后在进行垂直应力加载时：In-CeramZirconia产生的S1、S2、S3均大于其他五种全瓷材料，但产生的Seqv最小；EmpressⅠ产生的S2、S3最小，但产生的Seqv最大；EmpressⅡ产生的S1最小。六种材料产生的不同应力峰值之间没有明显的差别。 7、六种全瓷材料MOD高嵌体修复后在进行45°角斜向应力加载时：EmpressⅡ在各种应力的比较中均小于其他五种修复材料，但除Von-Mises(Seqv)明显小于其他五种修复材料外，其他三种应力比较差别不明显；In-CeramAlumina产生的S1最大；In-CeramZirconia产生的S2最大；EmpressⅠ产生的S3、Scqv最大。除EmpressⅡ产生的Seqv以外，其他不同材料产生的不同应力峰值之间没有明显的差别。 8、六种全瓷材料MOD高嵌体修复后牙本质应力分布趋势也很近似，在应力加载时均在加载部位出现应力集中。垂直加载时，咬j}合力沿着牙冠、牙颈、牙根依次传递，呈现应力递减趋势，斜向加载时牙本质应力未出现明显的应力集中。 结论： 1、利用Micro-CT扫描技术结合FreeForm、Mimics等逆向工程软件可建立根管治疗后上颌第一前磨牙不同修复方式的三维有限元模型，模型结构层次清晰、单元划分精细、具有极佳的力学和几何学相似性。 2、四种修复方式在垂直加载条件下，四种修复方式都能够对牙体组织产生一定的保护作用。但复合树脂修复与全瓷冠修复均在一定程度上产生了较大的应力集中，而基于Cerec材料的全瓷嵌体修复在应力产生方面明显优于其他三种修复方式。 3、四种修复方式在45°角斜向加载条件下，全瓷嵌体产生的Seqv明显大于其他三种修复方式，且超出了牙本质所能承受的生理限度。其他三种修复方式都能够对牙体组织产生一定的保护作用；基于Cerec材料全瓷MOD高嵌体修复在应力产生、传递方面明显优于其他三种修复方式。 4、弹性模量不同的六种全瓷材料，产生的牙本质应力的峰值比较没有明显的差别，应力分布趋势也很近似，反映出全瓷MOD高嵌体修复后牙本质的应力产生与弹性模量的关系不大，六种全瓷材料均可以用于MOD高嵌体的制作。 5、斜向加载时各模型所受Seqv应力的峰值均大于垂直加载时Seqv应力的峰值，提示侧方牙合较正中(牙合)更易发生颈部牙折。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一部分根管治疗后上颌前磨牙三维有限元模型的建立

1、材料与方法

2、结果

3、讨论

4、结论

第二部分根管治疗后上颌前磨牙不同修复方式的三维有限元应力分析研究

1、材料与方法

2、结果

3、讨论

4、结论

第三部分根管治疗后上颌前磨牙不同全瓷材料MOD高嵌体修复的三维有限元应力分析研究

1、材料与方法

2、结果

3、讨论：

4、结论

参考文献

成果

致谢

研究生毕业论文统计学审稿证明