不同牙槽高度的下前牙壓低時應(yīng)力分布的有限元分析.pdf

1、目的：為了闡明下前牙壓入時，不同牙槽高度(水平均衡吸收及水平不均衡吸收)對其牙周應(yīng)力分布的影響，本研究借助有限元分析法對不同牙槽嵴高度的下頜側(cè)切牙模型在壓低時牙周應(yīng)力分布情況進(jìn)行分析，為牙槽骨高度降低的患者正畸治療提供臨床參考。 方法： 1、利用16層螺旋CT掃描、數(shù)字影像傳輸與轉(zhuǎn)錄的方法獲得下頜側(cè)切牙三維的原始數(shù)據(jù)，在SolidWorks建模軟件的環(huán)境下，建立了正常牙槽高度下頜側(cè)切牙的三維有限元模型(模型1：包括牙體、

2、牙周膜、松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨等)。模型建立時所涉及的生物材料假定為均質(zhì)、連續(xù)和各向同性，牙周膜厚度設(shè)定為均勻的0.25mm，皮質(zhì)骨厚度設(shè)定為均勻的1.Omm。 2、在已建立的下頜側(cè)切牙有限元模型的基礎(chǔ)上，依次減少牙周支持組織的高度，生成6個不同牙槽高度下頜側(cè)切牙的三維有限元模型(模型2～7)。 3、在下頜側(cè)切牙有限元模型的臨床冠唇側(cè)中心點，加載1N的冠根向垂直載荷(與y軸相反方向)。采用ALGOR軟件進(jìn)行求解，計算正常及異常牙

3、槽高度的下頜側(cè)切牙及其牙周支持組織模型(模型1～7)的應(yīng)力分布。 4、利用ALGOR軟件在后處理中計算分析其他6個不同牙周支持高度的下頜側(cè)切牙模型(模型2～7)在不同力值情況下產(chǎn)生與正常模型(模型1)相似的牙周膜應(yīng)力分布。 5、在牙體切緣上近遠(yuǎn)中中點處、唇側(cè)根尖中點處，各取一點為S1、S2，另設(shè)定根尖舌側(cè)面中點相對應(yīng)的牙周膜處為S3，，牙體上的點S1和S2分別表示1N載荷下模型牙體切緣及根尖處的位移量；牙周膜上的點S3代

4、表1N載荷下模型該處產(chǎn)生的Von Mises應(yīng)力值。 結(jié)果： 1、下頜側(cè)切牙經(jīng)過Siemens sensation 16層CT掃描機進(jìn)行掃描(電壓120kv，電流120mas)后，共獲得35張層距為1.0 mill JPG格式的二維掃描斷層圖像。 2、正常下頜側(cè)切牙及牙周支持組織三維有限元模型(模型l)節(jié)點數(shù)為7658個，單元數(shù)為10852個，牙體全長19.98 innl、冠長8.07mm、根長11.91mm、冠

5、寬5.76 mm、頸寬3.72 mm、冠厚5.75 mm、頸厚5.31 mm。 3、在已建立的正常下頜側(cè)切牙有限元模型的基礎(chǔ)上，依次減少牙周支持組織的高度，生成6個不同牙槽高度下頜側(cè)切牙的三維有限元模型分別為：水平均衡吸收組模型2．唇舌側(cè)均吸收lmm，模型3．唇舌側(cè)均吸收2.5mm，模型4．唇舌側(cè)均吸收5mm。水平不均衡吸收組模型5.唇側(cè)未吸收舌側(cè)吸收lmm，模型6．唇側(cè)吸收lmm舌側(cè)吸收2.5mm，模型7．唇側(cè)吸收2.5mm舌

6、側(cè)吸收5mm。 4、在1N的冠根垂直向載荷下，正常下頜側(cè)切牙有限元模型皮質(zhì)骨出現(xiàn)的應(yīng)力值最大，牙根表面出現(xiàn)的應(yīng)力值次之，松質(zhì)骨再次之，牙周膜最小，模型最大應(yīng)力值出現(xiàn)在唇側(cè)牙頸部皮質(zhì)骨區(qū)，為0.1767～0.1993N／mm<'2>。牙周膜上應(yīng)力集中的部位在根尖部，牙周膜應(yīng)力0.0068～0.0072 N／mm<'2>5、隨著牙周支持組織高度的降低及牙周膜面積的減少，在大小和方向不變的垂直向合力的(與Y軸相反方向)作用力下，下頜側(cè)

7、切牙牙周膜等效應(yīng)力呈非線性增大，水平均衡吸收組中，牙周膜最大應(yīng)力值出現(xiàn)在模型4，為0.0140 N／mm<'2>，較正常時增大了94％，呈跳躍性增加；水平不均衡吸收組中，牙周膜最大應(yīng)力值出現(xiàn)在模型7，為0.0140N／mm<'2>，較正常時增大了94％，增加呈非線性關(guān)系。 6、在同一載荷作用下(1N)，S1和S2在六個牙槽高度降低的模型中(模型2～7)，三維方向上的位移均有所增加。其中，水平均衡吸收組增加的幅度要高于水平不均衡吸

8、收組7、利用ALGOR軟件在后處理中計算分析其他6個不同牙周支持高度的下頜側(cè)切牙模型(模型2～7)在不同力值情況下產(chǎn)生與正常模型(模型1)相似的牙周膜應(yīng)力分布。模型2在0.9N冠根垂直向載荷下；模型3在0.8N冠根垂直向載荷下；模型4在0.5N冠根垂直向載荷下；模型5在0.95N冠根垂直向載荷下；模型6在0.75N冠根垂直向載荷下；模型7在0.65N冠根垂直向載荷下，與模型1在1N冠根垂直向載荷下，牙周膜主要應(yīng)力分布(95％)相似。

9、 結(jié)論： 1、在本實驗的下頜前牙模型中，當(dāng)唇側(cè)臨床冠中心點加載1N垂直向載荷時，牙體作傾斜移動，最大應(yīng)力出現(xiàn)在牙齒唇側(cè)頸部皮質(zhì)骨。 2、下前牙壓入時，隨著牙周支持組織高度的降低，其牙周膜應(yīng)力非線性增大。當(dāng)牙周支持組織高度降低2.5～5mm(占根長的21％～42％)時，牙周膜最大應(yīng)力值有顯著增加，當(dāng)牙周支持組織高度降低5mm(占根長的42％)時，牙周膜所受的應(yīng)力提高了近一倍。 3、下前牙壓入時，隨著牙周支持組織

10、高度的降低，初始位移的距離增加，下頜側(cè)切牙阻抗中心的位置向根方降低。提示：臨床矯治牙槽骨吸收過多的患者時，應(yīng)考慮降低臨床冠高度，改善冠根比，使阻抗中心的位置得以調(diào)整。 4、下頜側(cè)切牙以垂直向合力的(與y軸相反方向)作用力壓入時，牙周支持組織高度下降1mm(占根長的8％)，壓入的力值應(yīng)較正常時要降低10％～15％，牙周支持組織高度下降lmm～2.5mm(占根長的8％,～21％)，壓入的力值應(yīng)為正常時力值的60％～70％。當(dāng)牙周支持