牙與固定修復體的動力學研究——振動分析和疲勞測試

發(fā)布時間：2020-10-11 05:09

　　目的：牙和修復體在實際行使功能時的受力狀況是動態(tài)的，與時間因素密切相關。但涉及該領域的研究較少。因而非常有必要將動力學應用于口腔醫(yī)學生物力學研究中。本研究試圖從牙的振動現(xiàn)象的分析和冠、橋的疲勞壽命的測試入手，將動力學研究引入口腔醫(yī)學中。方法：①利用上頜中切牙的三維立體幾何模型，通過CAE軟件MARC，形成三維實體離散模型。并對模型賦予相應的材料力學參數(shù)，生成該牙的三維有限元分析用數(shù)學模型。②選用拔除的新鮮的人牙，測量了其密度，并對男性和女性、前牙和后牙、牙冠和牙根進行了分類測量和統(tǒng)計。③在三維有限元模型的基礎上，利用有限元分析軟件對上頜中切牙的振動模態(tài)進行了分析。④本研究運用振動測量原理，采用微型加速度傳感計，研制了牙用固有振動頻率測量儀，并對健康青年全牙列的固有振動頻率進行了測量。⑤采用偏心輪和彈簧結(jié)構，研制了口腔修復體疲勞壽命測試機。對咬合力和頻率進行了標定后，模擬前、后牙烤瓷冠、橋分別進行了疲勞測試。結(jié)果：①應用CAE軟件成功地建立了上頜中切牙的三維有限元模型。在建模過程中沒有信息的丟失，保證了模型的相似性。②人類牙的密度值恒定在一定范圍之內(nèi)，約在1.20～1.40×10~3kg／m~3之間，且牙冠密度值明顯大于牙根密度值。男性與女性、前牙與后牙密度值之間統(tǒng)計學比較，差異無顯著性。③上頜中切牙的振動以牙冠為主。前四階振動是振動的主要形第四軍醫(yī)大學協(xié)士學位論文式，固有頻率另IJ為 879．65 HZ、1286．76 HZ、1827．ZI HZ、2087．59 HZ，振形分別為整個牙沿牙齒長軸方向上的冠根向的振動、唇舌向的擺動，以牙冠為主、整個牙沿長軸的扭動、近遠中向的擺動，以牙冠為主。④人類牙的振動由多階構成，其中前4階最為重要，均分布于 600～2300 HZ之間。比較左右側(cè)同名牙各階固有頻率值，差異均無統(tǒng)計學意義。女性固有頻率值較男性同名牙的為高，但差異無顯著性。不同牙位同階固有頻率值的大小排列有一定規(guī)律。⑤前、后牙烤瓷冠、橋經(jīng)過20年模擬咬合的實驗，肉眼觀及低倍鏡下功能區(qū)表面有疲勞性磨耗，未出現(xiàn)明顯的可以引起疲勞破壞和崩裂的裂紋，僅在掃描電鏡下可見一定數(shù)量的微裂隙（前牙微裂隙在 20 u m以下，后牙可達 30－50 u m人表明在正常咬合力的作用下，烤瓷修復體可以耐用20年以上。結(jié)論：①應用模型轉(zhuǎn)化法可以生成牙的三維有限元模型。②組織學結(jié) 構可能是決定牙密度的主要因素。③動力學模態(tài)分析可以有效地應用于牙在咬合力作用下力學變化的研究中。④人類牙的振動固有頻率值的大小可能與牙的體積和牙周支持情況有關。⑤烤瓷修復體不僅具有良好的生物相容性、美學特性，而且也具有相當優(yōu)良的抗疲勞特性，可以作為前、后牙的永久性修復體。總之，將動力學研究引人口腔醫(yī)學中，可以為牙齒和修復體的生物力學研究提供更為先進的手段、準確的結(jié)果，從而開辟了更為廣闊的研究領域。
【學位單位】：中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2003
【中圖分類】：R783
【部分圖文】：

模型圖,中切牙,模型