【摘要】： 研究背景 隨著嵌體材料、加工制作技術(shù)的發(fā)展,以及牙體缺損修復(fù)理念的改變,近年來,嵌體已成為牙體缺損保存修復(fù)的首選之一。目前雖然在嵌體洞型預(yù)備的標(biāo)準(zhǔn)方面達(dá)成了共識,但是在嵌體的臨床應(yīng)用中還存在一些問題,例如：墊底對其修復(fù)效果有無影響、不同材料種類的嵌體修復(fù)效果之間有無差別、頰-(?)-舌(bucco-occluso-lingual, BOL)嵌體修復(fù)后磨牙內(nèi)部的應(yīng)力分布情況如何等,均未見相關(guān)的研究報道。為了對比評價不同類型、不同材料嵌體的修復(fù)效果差異,為臨床應(yīng)用提供參考依據(jù),本研究從生物力學(xué)的角度出發(fā),設(shè)計并進(jìn)行了如下實驗研究。 研究目的 將Micro-CT掃描技術(shù)和Mimics、UG、Ansys、Midas-FEA等軟件相結(jié)合,建立下頜第一磨牙三維有限元模型(以下簡稱模型),在此基礎(chǔ)上形成不同類型嵌體修復(fù)的模型,通過應(yīng)力分析得出4組材料近中-(?)(mesio-occlusal, MO)、近中-(?)-遠(yuǎn)中(mesio-occluso-distal, MOD)、BOL嵌體修復(fù)后各模型內(nèi)部的第一主應(yīng)力(P1)、第三主應(yīng)力(P3)和Von-mises應(yīng)力值及分布云圖。再分析其應(yīng)力分布規(guī)律,探討墊底對MO嵌體的修復(fù)效果有無影響,比較不同材料MOD嵌體修復(fù)的應(yīng)力分布差異,分析BOL嵌體修復(fù)能否改變模型內(nèi)部的應(yīng)力分布狀況等,為嵌體的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。 材料和方法 第一部分 1、三維實體模型的建立：選擇一顆形態(tài)正常、咬合面無明顯磨耗、且具有代表性的離體左側(cè)下頜第一磨牙(以下簡稱第一磨牙),用環(huán)氧樹脂包埋固定,Micro-CT掃描后輸入Mimics軟件進(jìn)行幾何重建,將獲得的幾何文件導(dǎo)入UG軟件生成各部分組織的剖面邊界點坐標(biāo),再導(dǎo)入Ansys軟件中建立關(guān)鍵點,從而建立起包含牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙髓腔的三維實體模型。 2、模型建立：將文件以IGES格式導(dǎo)入Midas-FEA軟件,對各部分幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分,所有部分均自由劃分為四面體單元,有限元網(wǎng)格總體尺寸控制在0.2-0.4mm,以滿足有限元劃分精度要求,通過控制關(guān)鍵部位使相鄰面節(jié)點耦合。用殼單元模擬牙周膜。 3、模型驗證：將模型中各種材料和組織假設(shè)為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的線彈性材料,假定牙齒固定于牙槽骨內(nèi),各點在x、y、z三個軸的位移等于零。模擬正中(?)運動時的受力情況垂直加載,選擇最大(?)力470N作為加載力,載荷為作用在咬合接觸面的均布載荷,加載方式為靜態(tài)加載。 第二部分建立MOD嵌體修復(fù)模型,分別賦予嵌體IPS EmpressⅡ、In-Ceram Zirconia、 金合金、Tescera的材料參數(shù)。得到同等載荷條件下的P1、P3和Von-mises應(yīng)力 值及應(yīng)力云圖,并對不同材料之間的應(yīng)力分布結(jié)果進(jìn)行比較。 第三部分 進(jìn)行以下兩組模型制備。對照組：根據(jù)MO嵌體的洞型標(biāo)準(zhǔn),制作MO嵌體修復(fù)的模型。實驗組：在對照組洞型的髓壁和軸壁分別建立0.2mm厚的玻璃離子水門汀墊底層,墊底后洞深2.3mm,其余指標(biāo)均同對照組一致。兩組嵌體分別賦予4組材料參數(shù),墊底材料選擇FujiⅨ玻璃離子水門汀。觀察4組材料嵌體墊底前后模型各部分的P1、P3和Von-mises應(yīng)力的峰值及分布情況,探討墊底對MO嵌體的修復(fù)效果有無影響。 第四部分建立BOL嵌體修復(fù)模型,分別賦予4組嵌體材料參數(shù),得到同等載荷條件 下Von-mises應(yīng)力值及應(yīng)力云圖,以完整牙做對照,分析BOL嵌體修復(fù)能否改變模型內(nèi)部的應(yīng)力分布,并對各組間的應(yīng)力分布情況進(jìn)行比較。 結(jié)果 1、建立了下頜第一磨牙的三維有限元模型。并由此建立了玻璃離子水門汀墊底、MO嵌體修復(fù)的模型以及MOD、BOL嵌體修復(fù)模型。 2、MOD嵌體修復(fù)后牙體的應(yīng)力分布：Zirconia、EmpressⅡ、金合金三組間的P1、P3、Von-mises分布相似,P1主要分布在頰舌洞壁、齦壁,P3主要分布在齦壁,Von-mises主要分布在齦壁、頰舌洞壁。Tescera組P1主要集中在齦壁,P3主要集中在頰舌洞壁,Von-mises主要集中在齦壁、頰舌洞壁。 3、MOD嵌體修復(fù)后嵌體的應(yīng)力分布：Zirconia、EmpressⅡ、金合金三組間的P1、P3和Von-mises分布相似,P3和Von-mises最高值出現(xiàn)在軸髓線角處,P1最高值出現(xiàn)在底部中央。Tescera組Von-mises和P1最高值均出現(xiàn)在(?)面洞緣,P3出現(xiàn)在(?)面窩溝。 4、對各組MOD洞型齦壁、髓壁、頰舌洞壁應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)相同的9個節(jié)點進(jìn)行Von-mises應(yīng)力值測量對比,做趨勢分析發(fā)現(xiàn),Tescera組應(yīng)力值最高,Zirconia組最低,EmpressⅡ、金合金兩組之間相差不大。與4組峰值排列規(guī)律一致。 5、墊底后Zirconia、EmpressⅡ、金合金、Tescera 4組材料嵌體模型在牙體產(chǎn)生的P1峰值分別下降了0.24%、1.3%、1.29%、0.53%,P3峰值分別升高了0.32%、0.19%、0.17%、-0.09%,Von-mises峰值分別升高了0.34%、0.20%、0.18%、-0.1%；在嵌體產(chǎn)生的P1峰值分別下降了6.77%、5.64%、2.41%、-3.29%,P3峰值分別下降了20.01%、26.90%、27.94%、32.98%,Von-mises峰值分別下降了20.51%、28.1%、27.23%、34.81%。 6、完整牙靜態(tài)載荷下的應(yīng)力分布：Von-mises應(yīng)力主要集中在牙頸部和(?)面的中央裂溝,應(yīng)力峰值發(fā)生在遠(yuǎn)中頰側(cè)牙頸部區(qū)域。 7、BOL嵌體修復(fù)后牙體的應(yīng)力分布：4組嵌體修復(fù)后牙體的Von-mises應(yīng)力分布趨勢相同,在牙冠部均出現(xiàn)在近遠(yuǎn)中洞壁、齦壁、軸髓線角和洞緣,以Tescera組最為明顯,其余三組較為相近。 8、BOL嵌體修復(fù)后嵌體的應(yīng)力分布：Zirconia、EmpressⅡ、金合金三組Von-mises應(yīng)力分布相似,主要分布在軸髓線角、齦壁、牙合面窩溝和底部,Zirconia組較其他兩組明顯,EmpressⅡ、金合金兩組之間最為相近。Tescera組Von-mises應(yīng)力主要集中在(?)面洞緣、窩溝、齦壁和底部。 結(jié)論 1、將Micro-CT掃描技術(shù)和Mimics、UG、Ansys、Midas-FEA等軟件相結(jié)合所建立的第一磨牙模型形態(tài)逼真,具有良好的力學(xué)和幾何學(xué)相似性。 2、Zirconia、EmpressⅡ、金合金三組嵌體修復(fù)在降低牙體組織的應(yīng)力方面要優(yōu)于Tescera組。 3、玻璃離子墊底處理對牙體組織的各組應(yīng)力峰值和分布趨勢均無顯著影響；雖總體上降低了各組嵌體的應(yīng)力峰值,但不改變各組嵌體的應(yīng)力分布趨勢。 4、BOL嵌體修復(fù)改變了完整牙體模型內(nèi)部的應(yīng)力分布,從而改善了(?)面窩溝處的應(yīng)力集中現(xiàn)象,用于牙隱裂的治療可起到積極的作用。
【圖文】：
圖l一2CT于二1描F191一2PlctureofMlcro一CTsean，}同繞咬合面葉’心點(牙體長軸)行360。旋轉(zhuǎn)切片，，采集點坐標(biāo)，保存為通)}J的IGES格式兒何文件，井針入Al將1，d一剖tl1仁各關(guān)鍵.從依次連接生成光滑的樣條曲線，曲而，最后將封閉的邊界lbl包舊成幾何體，從lTlJ建立起包腔的卜領(lǐng)第一磨牙二維實體模型。分和材料選擇IGES格式導(dǎo)入MidaS一FEA軟件‘卞，，對各部分川}!工體進(jìn)行山劃分為四面體單元，有限元網(wǎng)格總體尺、J，招‘制在。2分精度要求，通過控{!jlJ關(guān)鍵部位使相鄰自節(jié)點秘合。習(xí)二周度較小，考慮到建模的方便性，用殼單元模擬牙周膜。網(wǎng)
經(jīng)精細(xì)建模，得到了不同材料MOD嵌體修復(fù)的下領(lǐng)第一磨牙三維實體及有限元模型，共生成215290個單元和41310個節(jié)點。2.1三維實體模型如圖2一l所示。圖2一l實體模型(從左到右:MOD洞型、嵌體、嵌體修復(fù)后)Fig.2一 13Dsolidmodel(fromlefttoright:Remainingtooth，Inlay， Thewhole)2.2三維有限元模型如圖2一2所示。圖2一2有限元模型(從左到右:MOD洞型、嵌體、嵌體修復(fù)后)Fig.2一 23DFEmodel(fromlefttoright:Remainingtooth，Inla叢 Thewhole)
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：R783
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本文編號：
2681395
