固定桥修复前后牙槽骨组织改建过程的生物力学研究

发布时间：2020-09-04 08:32

　　固定局部义齿（Fixed partial denture, FPD）又称为固定桥，固定桥修复后缺失牙与基牙通过固定义齿连结成为一个整体，患者施加在固定桥上的咬合力是通过基牙和连接基牙与牙槽骨的牙周膜传导至牙周支持组织上，因此修复前后基牙、牙周支持组织所承担的咬合力将发生较大变化，基牙牙周支持组织所承受的应力、应变值也将发生改变，牙槽骨组织在不同的机械力刺激下必将随之发生功能性改建。因此，了解固定桥牙槽骨组织改建过程及影响因素对指导临床固定桥的修复有重要作用。以往对固定桥的生物力学研究主要集中在其生物复杂性和对不同修复设计固定桥与牙周支持组织受力情况的分析，但对固定桥修复前后基牙牙槽骨组织的改建研究报道较少。骨组织的改建包括密度的改变和形态的变化，其中骨组织密度的改变与机械刺激密切相关。对于骨组织在长期生物力作用下组织改建的数值模拟分析近年来研究报道较多，在口腔领域主要集中在种植义齿和正畸治疗后牙槽骨组织的改建研究，研究结果也得到了大家的认可。针对上述固定桥修复问题，本研究建立下颌第一磨牙缺失，以不同牙周附着水平的第二前磨牙和第二磨牙为基牙的固定桥包括牙周支持组织的有限元模型（Finite element models, FE models），依据应变能密度的骨改建理论，将组织改建与有限元方法相结合，研究在咬合力下修复前后不同牙周附着水平基牙牙周骨组织的改建，从而为临床固定桥修复提供理论参考。本研究包括以下四部分实验： 1.固定桥修复前后牙槽骨组织功能性改建模型的建立选择牙列完整，牙槽骨无明显吸收，无后牙缺损及明显磨耗的成年人下颌骨作为建模标本。用牙科CT以100um扫描，以DICOM格式保存备用。然后利用Mimics10.01，Geomagic stuio11.0，CATIA V5软件获得共五组附着水平不同的基牙固定桥（第一磨牙缺失，以第二前磨牙、第二磨牙为基牙）修复前后包括牙槽骨组织的实体模型并修整光滑,用Abaqus CAE6.10对各部件采用10节点四面体进行网格划分得到三维有限元模型。在以应变能密度的骨改建理论基础上利用自主开发的Abaqus的用户材料子程序（UMAT）将三维有限元模型转变为功能性改建模型。研究结果表明：所建立功能性改建模型具有与固定桥及牙槽骨组织良好的几何相似性，模型各部分结构清楚，反映出固定桥及其牙槽骨组织的形态结构。模型中牙槽骨应力主要集中在皮质骨颊舌侧，松质骨颊舌侧及根尖处，计算结果与已有文献报道相似，改建结果能够反映出牙槽骨密度随应力变化的趋势。模型的建立为进一步研究咬合力作用下固定桥修复前后基牙牙槽骨改建过程及其规律奠定了良好的基础。 2.固定桥修复前后牙槽骨组织改建过程的研究利用实验一所建立的功能性改建模型及技术路线，模拟基牙无牙周附着水平丧失时,固定桥修复前后在正常咬合力大小下基牙牙槽骨24个月密度变化趋势，以分析固定桥修复对基牙牙周组织改建过程的影响。研究结果表明：固定义齿修复前后基牙在正常咬合力下牙槽骨内应力分布的区域无明显差异，但修复后牙槽骨内应力值明显上升，牙槽骨组织出现改建时间提前，24个月终点密度值修复前后无明显差异。 3.载荷大小对固定桥修复后牙槽骨组织改建的影响利用实验一所建立的功能性改建模型及技术路线，模拟基牙无牙周附着水平丧失时固定桥修复后在不同载荷下基牙牙槽骨24个月密度变化趋势，以分析固定桥修复后咬合力大小对基牙牙周组织改建过程的影响。研究结果表明：固定义齿修复后，牙槽骨应力主要集中在皮质骨颊舌侧、松质骨颊舌侧和根尖处。牙槽骨内应力和密度变化与修复体上所承担的咬合力密切相关，载荷越大应力值越大，牙槽骨密度变化越明显，当载荷超过一定范围时牙槽骨出现改建表现为密度下降。持续的过大载荷加载也使得骨组织出现密度减小的时间提前，牙槽骨改建速度加快。研究结果提示，临床进行固定义齿修复时一定要控制修复体上所承担的咬合力大小。 4.基牙附着水平不同对固定桥牙槽骨组织改建的影响利用实验一所建立的功能性改建模型及技术路线，模拟不同基牙牙周附着水平固定桥修复后在相同载荷下下基牙牙槽骨24个月密度变化趋势，以分析固定桥修复后牙周附着水平对基牙牙周组织改建过程的影响。研究结果表明:随着基牙附着水平的下降，牙槽骨内应力值明显增大，当附着水平丧失超过10%时，应力值也快速上升，骨密度出现下降，牙槽骨组织出现病理性改建。在改建过程中，第二前磨牙周围牙槽骨变化最为明显。提示在正常咬合力下，基牙牙槽骨附着水平的降低会引起其应力上升和集中，有可能造成牙槽骨吸收。因此临床上应注意，当固定桥基牙有牙槽骨吸收时应采取措施降低基牙牙合力，必要时增加基牙，以防牙槽骨进一步吸收。
【学位单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：R783.6
【部分图文】：

实体模型,牙槽骨,非均匀有理,固定义齿修复

第四军医大学硕士学位论文牙预备后的模型。随后对模型进行曲面化，拟合曲面线，最终转化为非均匀有理样(non-uniform rational B-splires，NURBS)曲面，并以.Iges 格式输出保存。3.将曲面化的三维部件导入 CATIA V5R19 软件，通过改变牙槽骨的高度，最终获得共五组基牙附着水平不同的固定义齿修复前后包括牙槽骨组织的实体模型（图 1-1）。

骨组织,方程

第四军医大学硕士学位论文E C 3… 公式 3E 代表弹性模量；C 为材料的常数，其值为 3790MPa（g/cm3）-2[45]；ρ 代同部位骨组织密度。因此，机械刺激与应力的函数关系直接表达为：2 2UE C 2 24… 公式 4σ 为当前组织不同部位的应力值，由此建立应力与组织密度的相关关系。槽骨受咬合力作用时，不同咬合状态下牙周组织承受的拉、压应力的部位及同，由此引起的牙周组织的改建也不同。因此牙槽骨改建的方程具体表述如（所示：

方程曲线,骨组织,机械刺激,应变能密度

图 1-3 基于 SED 的骨组织改进方程曲线图判断依据可通过曲线示意图（图 1-3）。其中 K 代表引起骨小，S（U/ρ）为应变能密度(SED)表述的机械刺激。当机械失，当机械刺激介于引起骨改建最小机械刺激和使骨组织处刺激时骨组织处于平衡状态。当机械刺激介于最大机械刺激骨增长，骨组织的密度增加。而当机械刺激超过载荷时，将失。织改建过程中密度变化的技术路线骨组织改建理论，通过开发 ABAQUS6.10 中的用户材料子程立牙槽骨功能性改建过程的数值模拟计算方法（图 1-4）。首先对有限元模型进行力学分析，获得应变能密度表述的机有限元用户材料子程序，判断 S 与 K 阈值之间的关系，依据

【参考文献】