在口腔修复领域,牙科生物陶瓷已经广泛应用于全瓷修复体的制作。生物陶瓷具有良好的生物相容性,抗腐蚀性,透光性,且相对于传统烤瓷熔附金属修复体更为美观。因此口腔修复医生和患者对于瓷修复体的需求也越来越多。但是在临床上,全瓷修复体在反复的咀嚼力以及最大咬合力作用下,常常表现出不令人满意的效果。而且口腔修复体在口内行使功能时发生的破坏往往是多因素共同作用的结果,且具有不确定性和随机性,是一个概率事件。结构可靠性理论是一种基于概率统计以及数值计算的分析方法,它广泛应用于工程与机械领域。它能够将结构中与失效相关的因素视为随机变量,在确定其概率分布范围后,能对给定条件下,结构完成预定功能的概率进行计算。因而本课题旨在应用ANSYS Workbench中的优化设计模块与结构可靠性理论进行全瓷桥结构优化设计与疲劳寿命预测的概率可靠度分析,为今后将基于有限元方法的可靠性分析用于口腔修复体的参数优化打下基础。本文利用逆向工程技术,结合3DSS彩色结构光扫描系统、GeomagicStudio、UG NX和ANSYS软件建立下颌全瓷桥可靠性分析模型。并利用UG NX 6.0软件与ANSYS Workbench双向无缝链接传递功能,和Design Exploration这个优化设计平台,研究连续变化的全瓷桥各参数（桥体长度,连接体截面积,连接体的牙合、龈高度及颊舌宽度,连接体牙合、龈端外展隙曲率,基牙的牙槽骨高度,固位体厚度）变化对全瓷桥最大主应力、主形变分布的影响。借鉴机械结构可靠度理论,确定了全瓷桥极限强度和疲劳强度可靠性分析中所需要的参数。采用正态-正态模型下的应力-强度干涉理论对全瓷桥在最大咬合力作用下全瓷桥的可靠度进行计算;对日常咀嚼力作用下的疲劳强度可靠度进行计算,并观察材料的疲劳强度极限与全瓷桥的可靠度随时间变化的规律。利用目标驱动优化设计模块进行全瓷桥参数优化设计的概率可靠度的研究。主要实验结果为:1.结合3DSS彩色结构光扫描系统和Geomagic Studio软件获取基牙的实体模型,应用UG NX软件的自适应装配功能,建立了全瓷桥自适应参数的优化设计分析模型。建立的下颌三单位全瓷桥网格划分后的三维模型共有25924个单元,14465个节点。2.综合单DV对最大主应力、主形变响应曲线切斜率分析表明:当磨牙侧连接体高度H₁≥2.45mm,宽度W₁≥2.16mm,磨牙侧连接体高度H₂≥1.77mm,宽度W₂≥1.6mm时,全瓷桥最大主应力、主形变变化趋势较小。最大主应力对H₁、W₁、H₂、W₂四DV敏感度分析显示:四变量的敏感度分别占百分比为12%,3%,23%,62%。3.综合单DV对最大主应力、主形变响应曲线切斜率分析表明:当前磨牙侧连接体截面积S₁≥8.5mm²,磨牙侧连接体截面积S₂≥7mm²时,全瓷桥最大主应力、主形变变化趋势较小。最大主应力对S₁、S₂、P三DV敏感度分析显示:三变量的敏感度分别占百分比为46%,34%,20%。4.综合单DV对最大主应力、主形变响应曲线切斜率分析表明:当磨牙侧连接体牙合外展隙曲O₁≤1.18mm,龈外展隙曲率G₁≤1.55mm,前磨牙侧连接体牙合外展隙曲率O₂≤1.1mm或≥0.25mm,龈外展隙曲率G₂≤1.73mm或≥0.72mm时,全瓷桥最大主应力、主形变变化趋势较小。通过最大主应力对O₁、G₁、O₂、G₂四DV敏感度分析显示:四变量的敏感度分别占百分比为9%,3%,22%,68%。5.综合单DV对最大主应力、主形变响应曲线切斜率分析表明:当前磨牙固位体厚度T₁≤2.3mm,磨牙固位体厚度T₂≤2.13mm时,全瓷桥最大主应力、主形变变化趋势较小。通过最大主应力对T₁、T₂两DV敏感度分析显示:两变量的敏感度分别占百分比为76%和24%。6.综合单DV对最大主应力、主形变响应曲线切斜率分析表明:当磨牙牙槽骨吸收高度A₁≤4.5mm,前磨牙牙槽骨吸收高度A₂≤6mm时,全瓷桥最大主应力、主形变变化趋势较小。通过最大主应力对A₁、A₂两DV敏感度分析显示:两变量的敏感度分别占百分比为56%和44%。7.最大咀嚼力作用下,Empress-2, In-Ceram Alumina, Zirconia TZP三种全瓷桥在载荷面积为25 mm²时可靠度都到了99.99%;最大咀嚼力作用下,Empress-2, In-Ceram Alumina, Zirconia TZP三种全瓷桥在载荷面积为1 mm²时可靠度分别是74.51%,88.30%,99.99%。8.通过SPSS软件的曲线回归对Empress-2, In-Ceram Alumina, Zirconia TZP三种全瓷材料的强度-寿命曲线方程进行拟合。Empress-2材料的强度-寿命曲线方程是ln（Strength）=4.979-0.193*lgN;In-Ceram Alumina材料的强度-寿命曲线方程是ln（Strength） =5.995-0.1896*lgN; Zirconia TZP材料的强度-寿命曲线方程ln（Strength）= 6.9431-0.0076（lgN）³+0.1012（lgN）² -0.4635lgN。9.日常咀嚼力作用下,Empress-2全瓷桥在1,5,10,15,20年时可靠度分别是94.30%,82.64%,75.17%,70.54%,67.00%; In-Ceram Alumina, Zirconia TZP全瓷桥在1,5,10,15,20年可靠度都到了99.99%。在设定1,5,10,15,20年,全瓷桥生存概率分别为99%,97%,95%,90%,85%的前提下,In-Ceram Alumina三单位全瓷桥的磨牙侧连接体面积需大于17.98mm²,前磨牙侧连接体面积需大于13.86mm²; Zirconia TZP三单位全瓷桥,磨牙侧连接体面积只需大于4.15mm²,前磨牙侧连接体面积只需大于4.11mm²。综上所述,依照全瓷桥结构参数对其最大主应力、主形变影响的大小,三个最为重要的因素依次为桥体长度、磨牙侧连接体截面积、前磨牙侧连接体截面积;次要因素有前磨牙、磨牙基牙的牙槽骨高度,前磨牙、磨牙侧连接体的牙合、龈高度及颊舌宽度,前磨牙、磨牙侧连接体牙合、龈端外展隙曲率;影响较小因素为前磨牙与磨牙固位体的厚度。Emrpess-2材料不适宜做全瓷桥;选用In-Ceram Alumina制作三单位全瓷桥时需满足磨牙侧连接体面积需大于17.98mm²,前磨牙侧连接体面积需大于13.86mm²;选用Zirconia TZP制作三单位全瓷桥时需满足磨牙侧连接体面积大于4.15mm²,前磨牙侧连接体面积大于4.11mm²。采用ANSYS Workbench和概率分析的全瓷桥优化设计将为今后更好的将可靠性理论应用于口腔修复体领域打下基础。