核高度及桩核弹性模量对桩核冠修复体应力分布影响的三维有限元分析

发布时间：2020-10-24 22:40

　　 目的： 通过有限元分析软件,针对不同冠根比例的牙体缺损,分析不同桩核材料在不同核高度的情况下,牙本质内的应力分布情况,从而寻求优化的桩核设计方案,以辅助临床的设计。 方法： 1.根据王惠芸报道数据,选择正常的离体上颌中切牙一颗,采用螺旋CT扫描机,垂直牙体长轴扫描,层厚0.5mm,共获取从切端到根尖断层图像47张。 2.图像经Mimics建立正常牙体三维模型,导入Geomagic Studio软件处理,建立不同冠根比,核高度及材料的牙体缺损及桩核冠修复的三维有限元分析模型。 3.利于Ansys11.0软件对所建立三维几何模型进行网格分割,模拟正常咬合、啃咬及外伤情况对三维有限元模型加载,并根据牙根内应力分布情况进行分析比较。 结果： 1.通过CT扫描,Mimics, Geomagic Studio三维建模软件和Ansys有限元分析软件建立了不同冠根比例、桩核材料及核高度修复前牙残根的三维有限元模型。 2.桩核冠修复体所受应力的总体趋势：最大主应力、最小主应力、等效应力均在牙根外表面于牙骨质交界处及桩-牙本质交界面有集中现象。牙根外表面应力集中区峰值小于桩牙本质交界而所受应力峰值。三种加载方式下,桩所受最大主应力、等效应力大于牙根表面所受最大主应力、等效应力；而桩所受最小主应力小于牙根表面所受最小主应力。 3.核高度取最大极限值时,在水平、斜向、轴向加载条件下,牙本质所受最大主应力分别为76.951、44.232和3.886MPa,等效应力分别为62.492,、39.185和9.042MPa；桩所受最大主应力分别为98.180、48.967和9.644MPa,等效应力分别为95.791、67.671和19.600MPa。核高度取最小极限值时,在水平、斜向、轴向加载条件下,牙本质所受最大主应力分别为77.899、43.743和3.469MPa,等效应力分别为64.549、41.133和11.702MPa；桩所受最大主应力分别为97.912、48.678和10.961MPa,等效应力分别为96.809、60.776和23.170MPa。核高度取最大及最小极限值的中间值时,牙本质及桩所受最大主应力和等效应力峰值最小,在水平,斜向,轴向加载条件下,牙本质所受最大主应力分别为76.465、43.030和3.212MPa,等效应力分别为59.477、38.521和6.700MPa,桩所受最大主应力分别为97.632、28.446和10.698MPa,等效应力分别为95.174、60.548和16.506MPa,但其峰值与极限值条件下峰值差值通常小于最小实验数值的5%。 4.冠根比例的增大促进修复体内应力集中,应力峰值于冠根比基本成正比。如以冠根比为1的修复体作为基准,冠根比1.3的修复体所受等效应力峰值为对应冠根比为l的修复体内等效应力1.25-1.38倍；而冠根比0.77的修复体所受等效应力峰值为对应冠根比为1的修复体内等效应力的70%-80%。 5.牙根颈部牙本质的应力峰值,随桩材料弹性模量的升高而下降,桩-牙本质界面的应力峰值则随桩材料弹性模量的升高而升高。 结论： 1.核高度不是影响修复体应力分布和峰值的决定因素,但过高过低的桩核对修复体都会产生一定的应力集中效果,因此合理设计的核高度对降低牙本质受力,保护牙根有一定的建设性意义,建议在使核高大于4mm的前提下,适当降低核高度。 2.与牙本质弹性模量相接近的桩材料,使应力集中与牙根颈部,不适合用于修复牙颈部薄弱的牙体缺损；弹性模量较高的金属桩修复,改变了牙本质内原有的应力分布模式,在桩-牙本质交界形成应力集中,桩承担了大部分的牙合力,降低了牙本质内的应力水平,在一定程度上保护了牙体组织。 3.同样强度力作用下,水平加载对修复体破坏最大,轴向加载对修复体基本无破坏性,斜向加载作用介于上述二种加载方式之间。 4.修复冠根比例失调的牙体缺损时,金合金桩核材料能更好的平衡牙根内外应力分布,可能是桩核冠修复的较好选择。钴铬合金,钛合金材料由于自身弹性模量较高,使桩-牙本质交界出现明显应力集中现象,其破坏作用超过了桩核承担修复体所受-部分应力并平衡应力分布的有利影响；而玻璃纤维桩核材料与牙本质弹性模量相近,自身不能分担修复体所受应力,难以起到改变和平衡牙本质内应力分布的作用,如以其修复冠根比例已经失调的牙体缺损,会进一步加重牙颈部牙本质内应力集中。而弹性模量介于中间的金合金材料一定程度上平衡了桩核对剩余牙体的利弊影响,可被考虑为冠根比例失调牙体修复的较好选择。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：R783
【部分图文】：

山东大学硕士学位论文图4:三种加载方式下修复体脚黔娜泣力峰值:O冠根比玻璃纤维桩.玻璃纤维桩.金合金桩.铁合金桩 14012010040206D80︿及芝︶侧拱汾长金合金桩铁合金桩{钻铬合金桩一<161.17959.吕礴559.47758.14871.328>1119.902117.1116.356113.397…’“合金‘圈4一1一水平加级时牙本质所受等教应力峰值(MP。).玻璃纤维桩.金合金桩加 0000505050j.、L，‘‘.孟.工︵二芝︶只例橄诊.铁合金桩0冠根比玻璃纤维桩金合金桩钦合金桩钻铬合金桩<135.29980.35596.174166.975145.2闷4100刀44118.323203.815卡i}上>1.钻铬合金桩58726128.31152.316263.287图4小B水平加载时，桩所受等效应力峰值(MP:)80印4020冠根比。玻璃纤维桩金合金桩钦合金桩钻铬合金桩二_.{玻璃纤维桩金合金桩钦合金桩钻铭合金桩︿de盏︶例较汾只40.65839一76239.52138.57314793147一21847.02246.228》i66.38965.15964.82863.478图4一2一A斜向加载时，牙本质所受等效应力峰值(MPa)

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本文编号：2855072