牙与固定修复体的动力学研究——振动分析和疲劳测试

发布时间：2020-10-11 05:09

　　目的：牙和修复体在实际行使功能时的受力状况是动态的，与时间因素密切相关。但涉及该领域的研究较少。因而非常有必要将动力学应用于口腔医学生物力学研究中。本研究试图从牙的振动现象的分析和冠、桥的疲劳寿命的测试入手，将动力学研究引入口腔医学中。方法：①利用上颌中切牙的三维立体几何模型，通过CAE软件MARC，形成三维实体离散模型。并对模型赋予相应的材料力学参数，生成该牙的三维有限元分析用数学模型。②选用拔除的新鲜的人牙，测量了其密度，并对男性和女性、前牙和后牙、牙冠和牙根进行了分类测量和统计。③在三维有限元模型的基础上，利用有限元分析软件对上颌中切牙的振动模态进行了分析。④本研究运用振动测量原理，采用微型加速度传感计，研制了牙用固有振动频率测量仪，并对健康青年全牙列的固有振动频率进行了测量。⑤采用偏心轮和弹簧结构，研制了口腔修复体疲劳寿命测试机。对咬合力和频率进行了标定后，模拟前、后牙烤瓷冠、桥分别进行了疲劳测试。结果：①应用CAE软件成功地建立了上颌中切牙的三维有限元模型。在建模过程中没有信息的丢失，保证了模型的相似性。②人类牙的密度值恒定在一定范围之内，约在1.20～1.40×10~3kg／m~3之间，且牙冠密度值明显大于牙根密度值。男性与女性、前牙与后牙密度值之间统计学比较，差异无显著性。③上颌中切牙的振动以牙冠为主。前四阶振动是振动的主要形第四军医大学协士学位论文式，固有频率另IJ为 879．65 HZ、1286．76 HZ、1827．ZI HZ、2087．59 HZ，振形分别为整个牙沿牙齿长轴方向上的冠根向的振动、唇舌向的摆动，以牙冠为主、整个牙沿长轴的扭动、近远中向的摆动，以牙冠为主。④人类牙的振动由多阶构成，其中前4阶最为重要，均分布于 600～2300 HZ之间。比较左右侧同名牙各阶固有频率值，差异均无统计学意义。女性固有频率值较男性同名牙的为高，但差异无显著性。不同牙位同阶固有频率值的大小排列有一定规律。⑤前、后牙烤瓷冠、桥经过20年模拟咬合的实验，肉眼观及低倍镜下功能区表面有疲劳性磨耗，未出现明显的可以引起疲劳破坏和崩裂的裂纹，仅在扫描电镜下可见一定数量的微裂隙（前牙微裂隙在 20 u m以下，后牙可达 30－50 u m人表明在正常咬合力的作用下，烤瓷修复体可以耐用20年以上。结论：①应用模型转化法可以生成牙的三维有限元模型。②组织学结构可能是决定牙密度的主要因素。③动力学模态分析可以有效地应用于牙在咬合力作用下力学变化的研究中。④人类牙的振动固有频率值的大小可能与牙的体积和牙周支持情况有关。⑤烤瓷修复体不仅具有良好的生物相容性、美学特性，而且也具有相当优良的抗疲劳特性，可以作为前、后牙的永久性修复体。总之，将动力学研究引人口腔医学中，可以为牙齿和修复体的生物力学研究提供更为先进的手段、准确的结果，从而开辟了更为广阔的研究领域。
【学位单位】：中国人民解放军第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2003
【中图分类】：R783
【部分图文】：

模型图,中切牙,模型