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上頜切牙應力的有限元分析

發布于:2023-07-30 21:29
有限元分析

      通過Ansys Workbench11.0三維有限元分析運算,得到各組別的應力值。結果可見在牙槽骨吸收的情況下,上頜切牙在所有加載角度下牙周組織所受最大應力值均明顯大于牙周正常情況下上頜切牙所受的最大應力值。圖為牙周吸收情況下上頜切牙5種加載角度下,牙體及牙槽骨應力分布云圖。其中A0~A20的系列數據和應力云圖為課題組前期研究的結果。實驗組在牙周吸收情況下(B0~B20),與對照組相比,基牙所對應的受力中心位置均發生了改變,牙體和牙槽骨的最大應力值明顯高于對照組?谇慌R床中,牙周病的發病率高達76%~92%。而牙周病患者因牙周支持組織被破壞,牙齒很容易受各種力的影響而發生移位,直接影響患者的容貌和功能。如何對此類患者功能與美學進行治療,得到了越來越多的關注與研究。
      根據wolff定律,骨骼的生長會受到力學刺激的影響而發生結構變化。當骨受力狀態適當,不僅可以避免骨組織的吸收,且有利于骨的重建,作用于牙齒的力會傳遞至牙周膜再至牙槽骨上。對于牙周病患者,如何降低咬合力對基牙與牙周組織的影響尤為重要。對于伴有牙周病的錯牙合畸形患者,治療除了需要改善患者的美觀外,更需要關注患者牙周組織的健康。因此對于此類患者,不管采取正畸或修復治療措施,牙齒的受力狀況都是首先需要考慮的問題。
      三維有限元分析通過采用高分辨率的Micro-CT掃描,能精確完整地反映出口腔各種組織的復雜解剖結構,有利于圖像的分割及力學分析,且由于其準確性與有效性而在口腔領域得到了越來越多的應用。因此,本實驗采用三維有限元應力分析手段,比較了正常及牙槽骨支持吸收1/3狀況下,不同加載角度時,基牙及牙槽骨的應力情況,以期為臨床治療提供一定的理論參考。
      牙槽骨吸收1/3情況下,基牙與牙周組織受到的最大應力值明顯高于正常牙周情況下的基牙。這是由于牙周病患者常常因為牙周支持組織的喪失,牙齒的阻力中心位置及受力環境發生了變化。由圖1及圖2可知,正;0°加載時,最大應力值作用于載荷作用點附近,在加載角度為5、10、15、20°時,其應力主要集中于牙頸部,這與之前的研究結果類似。伴有牙周吸收1/3的基牙,0°加載時最大應力值作用于載荷點附近與暴露的近中牙根處,加載角度為5、10、15、20°時其最大應力主要集中于暴露的牙根唇側偏遠中處。無論哪種加載角度下,牙周吸收情況下的基牙所對應的受力中心位置均發生了改變,從而使得最大應力值明顯高于正;,這與其他學者的研究結果類似。
      在斜向加載情況下,隨著加載角度的增大,牙周正常與牙周吸收1/3的基牙所受到的最大應力值均逐漸增加,這表明基牙的受力與力的角度成正相關。這可能是由于加載角度不同,使在水平方向上的分量對牙體產生了彎矩。這也提示,在臨床上利用樁核冠對牙周受損的前牙進行改向時,應當把角度控制在一定范圍內,否則會由于應力過大造成基牙的折斷或牙周組織的損害。
      本實驗通過建立正常牙周組織及牙周吸收1/3情況下的切牙三維有限元模型,模擬受到不同角度載荷作用下的牙體組織及牙周骨組織最大應力值及其分布。無論哪種加載角度下,牙周吸收情況下的基牙和牙周支持組織所對應的受力中心位置均發生了改變,從而使得最大應力值明顯高于正;。這提示錯牙合畸形伴有牙周病的患者進行正畸及修復治療時,應當考慮受力狀況的差異,避免造成基牙及牙周組織的損壞。


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