纖維樁冠修復(fù)上前牙樁的力學(xué)分析

《纖維樁冠修復(fù)上前牙樁的力學(xué)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、纖維樁冠修復(fù)上前牙樁的力學(xué)分析作者：張潔，牟永斌,張棟華,李斌,張紅【摘要】目的:采用三維有限元方法研究聚乙烯纖維樹脂核樁冠在修復(fù)上頜中切牙時(shí)樁的受力情況。方法:螺旋CT機(jī)掃描正常人上頜中切牙,處理數(shù)據(jù)確定牙外周輪廓,獲得邊界坐標(biāo)數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入ANSYS中得到牙體的三維有限元模型。進(jìn)行模型整體網(wǎng)格劃分,在加載區(qū)域施加100MPa外部靜荷載,固定樁長(zhǎng),設(shè)定樁頂端直徑為3.0、2.0、1.5和1.2mm,分別計(jì)算樁唇、腭側(cè)VonMises應(yīng)力并分析其變化趨勢(shì)。結(jié)果:樁直徑為3.0mm時(shí),距樁尖6.0mm以上截面

2、處VonMises應(yīng)力明顯大于樁直徑為2.0mm及以下樁徑組。結(jié)論:聚乙烯纖維樁樁冠修復(fù)上頜中切牙時(shí),樁徑應(yīng)小于2.0mm,此時(shí)樁各部位受力較小?！娟P(guān)鍵詞】三維有限元;聚乙烯纖維樹脂樁;VonMises應(yīng)力纖維樁作為一種非金屬樁用于殘根殘冠樁核修復(fù)的材料具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ?、屈服?qiáng)度及良好的抗腐蝕、抗疲勞性能,此外,其顏色類似牙體組織,已被廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)治療中。本研究采用三維有限元方法,設(shè)計(jì)不同直徑樁核模型,分析、比較不同直徑、不同位置樁的受力情況,探討纖維樁冠修復(fù)上前牙后,樁在牙體組織中不同部位的受力及變

3、化趨勢(shì),對(duì)樁冠修復(fù)中樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。9　　1資料與方法　　1.1資料　　選擇一名牙齒正常的志愿者,牙齒尺寸符合牙體解剖資料標(biāo)準(zhǔn)[1],要求其上頜中切牙的大小及形態(tài)正常,完整無缺損,排列在牙弓的正常位置。采用螺旋CT機(jī)(SomatomSenation64層螺旋CT機(jī),西門子公司,德國)掃描,志愿者取仰臥位,盡可能使掃描斷面與牙體長(zhǎng)軸垂直,球管電流與電壓分別為330mA/120kV。掃描層間距為0.5mm,厚度為0.2mm?！　?.2使用CT工作站進(jìn)行圖像處理　　將CT圖像下載到CT工作站中,通過對(duì)圖像

4、進(jìn)行調(diào)整處理,最終得到54幅清晰牙體斷層圖像?？啼浌獗P并將數(shù)據(jù)下載到電腦?！　?.3每層斷面牙周輪廓確定和牙周邊界坐標(biāo)提取　　選擇上頜中切牙的第2到53層掃描斷面為建模范圍,采用數(shù)字圖像處理技術(shù)完成圖像分割和牙周邊緣檢測(cè),確定牙周輪廓,獲得牙周邊界坐標(biāo)數(shù)據(jù)(圖1)。9　　圖1上頜中切牙模型　　1.4三維有限元模型的建立　　將每層斷面的牙周邊界坐標(biāo)以數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入ANSYS中得到牙體的三維有限元模型。牙齒模型中,肩臺(tái)為90°,寬1.0mm,牙本質(zhì)肩領(lǐng)高2.0mm,根端保留4.0mm牙膠封閉[2]。樁通過輪廓曲線放

5、樣生成,固定樁長(zhǎng)為12.0mm,樁頂端位于釉牙骨質(zhì)界處,頂端直徑分別為3.0、2.0、1.5和1.2mm,設(shè)計(jì)錐度1.5°(圖2)?！　D2上頜中切牙樁冠修復(fù)模型　　1.5網(wǎng)格劃分　　對(duì)整個(gè)牙體的實(shí)體模型采用SOLID187單元進(jìn)行整體網(wǎng)格劃分,在加載區(qū)域,為便于施加外部荷載,采用SURF154表面單元進(jìn)行劃分,模型中節(jié)點(diǎn)數(shù)為45萬個(gè),單元數(shù)為30萬個(gè)?！　?.6荷載及邊界條件　　根據(jù)Robert等[3]的研究,在正常狀態(tài)下咀嚼力為10～23kg,故靜載值選用100N,加載點(diǎn)位于距切端2.0mm處,作用面積為

6、1.09mm2,通過表面單元傳遞到牙體上,加載方向與牙體長(zhǎng)軸方向成60°角,約束邊界距離牙體釉牙骨質(zhì)界下2.0mm區(qū)域?！　?.7樁核材料的選擇　　牙體模型中各種組織材料均假設(shè)為均質(zhì)的各項(xiàng)同性彈性材料,在模型計(jì)算中,牙冠部分采用烤瓷材料,樁采用聚乙烯纖維樹脂材料。牙本質(zhì)與聚乙烯纖維樹脂彈性模量相似,烤瓷全冠彈性模量明顯高于牙本質(zhì)[46]。　　2結(jié)果　　與樁尖的距離不同則唇側(cè)、腭側(cè)VonMises應(yīng)力不同,距樁尖6mm以下的截面VonMises應(yīng)力水平較低,且隨樁直徑大小近似呈直線變化。距離樁尖8mm截面處V

7、onMises應(yīng)力水平低于6mm截面處,距離樁尖10mm截面處VonMises應(yīng)力最大并高于距離樁尖12mm截面處水平。直徑為3.0mm樁距樁尖6mm以上截面處VonMises應(yīng)力明顯大于直徑為2.0mm及2.0mm以下樁徑組(圖3、4)?！　?討論9　　纖維樁由聚合物基質(zhì)包繞連續(xù)的纖維組成,纖維沿樁的長(zhǎng)軸呈單一方向緊密排列。聚合物基質(zhì)通常為環(huán)氧聚合物,其具有高度的轉(zhuǎn)化性和高度交聯(lián)的結(jié)構(gòu),通過賦予所有纖維相同的張力,從而使纖維具有高強(qiáng)度的物理性能[78]。纖維樁的彈性模量與牙本質(zhì)相似,其對(duì)根方牙本質(zhì)的應(yīng)力分

8、布更均勻,降低了根折的發(fā)生率。當(dāng)樁折斷后,可利用特殊裝置成功取出根管內(nèi)的折斷樁[9],從而可以二次修復(fù),有利于保存牙根及牙槽骨的完整性?！　∮邢拊治龇◤V泛應(yīng)用于生物力學(xué)領(lǐng)域,是生物力學(xué)研究中的一種重要工具。本研究真實(shí)再現(xiàn)了樁核冠修復(fù)體的形態(tài)結(jié)構(gòu),分別識(shí)別出修復(fù)體各部分的邊界,提高了所建模型的生物相似性。殘冠殘根修復(fù)時(shí),設(shè)計(jì)一定高度的箍結(jié)構(gòu)可顯著增強(qiáng)牙體抗力,改善牙頸部的應(yīng)力水平,有效減少根折及核樁