牙周夹板固定对不同牙周支持条件下的下颌前牙受力的三维有限元应力分析

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong510
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目的:通过建立下颌前牙的三维有限元模型,采用三维有限元法,观察不同牙周支持高度下,下颌前牙受力时,牙体内部尤其是牙根的受力情况及应力分布;同时观察下颌前牙行牙周夹板固定前后牙体应力有何变化。本研究旨在探讨牙周病牙槽骨吸收后牙体内部的应力变化,并对牙周夹板的生物力学原理进行了进一步地研究,为临床开展牙周夹板用于牙周病松动牙的固定提供了一个良好的实验模型和更多的理论依据。 方法:采用CT技术、计算机图象处理系统及有限元软件建模,建立包括牙齿、牙周膜、牙槽骨的下颌前牙三维有限元模型,研究下颌前牙在具有正常的牙周支持组织和三种不同程度牙槽骨吸收的情况下(牙槽骨吸收3mm、牙槽骨吸收6mm、牙槽骨吸收9mm),各牙分别施加垂直(牙体轴向)和倾斜方向(颊舌向45°)力时的受力情况,所给力值大小为100N。应用MSC.MARC2003有限元分析软件分析其牙体内部的应力变化,计算Von Mises应力值。同时模拟临床常见的牙周病而需要戴用牙周夹板的模型,观察下颌前牙行牙周夹板固定前后牙体内部应力的变化。 结果: 1 采用CT辅助建模技术,通过图形软件的转换,应用MSC.MARC2003有限元软件建立了下颌前牙和不同高度的牙周支持组织以及不锈钢丝牙周夹板的三维有限元模型,共建立了六种模型,这些模型能较真实地模拟实际情况,达到了预期的目的。 2 在两种加载方式下,下颌前牙在不同牙周支持条件下的Von Mises应力的最大值随着牙槽骨吸收程度的增加,牙根尖的应力值逐渐增大,中切牙和侧切牙的变化明显,尖牙的变化比较平缓。垂直加载时,各牙Von Mises应力最大值的变化范围是:中切牙91.92Mpa~169.9 Mpa,侧切牙105.4Mpa~172.9 Mpa,尖牙36.13 Mpa~40.13 Mpa。倾斜加载时,各牙Von Mises应力最大值的变化范围是:中切牙65.15Mpa~510.5 Mpa,侧切牙102.7 Mpa~499.4.Mpa,尖牙50.13Mpa~76.69 Mpa。特别是当牙槽骨吸收达根长的1/2或以上时,根尖的应力值急剧增大。 3 在两种加载方式下,戴用牙周夹板前后各牙Von Mises应力的最大值相比较的结果是:戴用牙周夹板后无论是垂直加载还时倾斜加载,中切牙和侧切牙的应力值均减小,而尖牙的应力值均增加。这种变化在倾斜加载时最为明显,下中切牙的应力值明显减小由317.6 Mpa.变为120.3 Mpa,侧切牙由212.1 Mpa变为83.74 Mpa.,尖牙的应力值由50.46 Mpa增加到90.55 Mpa。垂直加载时,中切牙的应力值由155.2 Mpa减小为116.9 Mpa,侧切牙由136.2Mpa减小为120.6Mpa,尖牙的应力值由30.80Mpa增加到43.04 Mpa。垂直加载时牙周夹板上Von Mises应力的最大值为110.3 Mpa,倾斜加载时牙周夹板上的Von Mises应力的最大值则变为239.4 Mpa。 结论: 1 CT辅助有限元建模技术是一种精确、方便、应用广泛的有限元建模方法。 2 加载部位相同、加载方向的改变对于牙体内部应力的分布与大小有明显影响。斜向加载时应力的变化趋势均比对应的轴向加载明显。 3 无论是在轴向加载还是斜向加载下,下颌前牙的V0nMises应力最大值都会随着牙槽骨高度的降低而增加。 4 牙周夹板修复后,夹板上承担的应力较大,有效地减少了牙周病患牙的根尖应力。牙周夹板在斜向加载时的作用比对垂直加载时的作用明显。
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