三维有限元法分析下颌切牙牙槽骨吸收与应力分析的相关关系

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牙周炎引起患牙牙槽骨吸收,致使牙周组织本身支持力不足,此时即使正常的咬合力量,也可成为过重的负担,而导致牙周组织损伤,牙槽骨发生垂直性骨吸收,牙周膜间隙楔形增宽。许多口腔医学工作者致力于研究牙周炎牙槽骨骨吸收的病理发生机制,而对于牙槽骨骨吸收后牙周组织内部的应力分布的变化则研究较少。本研究利用三维有限元应力分析的方法,从生物力学的角度来研究牙槽骨发生骨吸收时,牙槽窝骨组织表面应力分布特点以及探讨牙槽骨骨吸收达到何种程度时,易引起骨组织表面应力分布的明显改变,从而导致牙周组织损伤,牙槽骨发生进一步的垂直性骨吸收。 本研究分为二个实验: 实验一:下颌切牙牙槽骨骨吸收前后三维有限元应力分析 目的:研究下颌切牙牙槽骨骨吸收前后在不同的载荷作用下牙槽窝骨组织表面的应力分布情况。方法:建立具有正常牙槽骨骨高度的下颌切牙三维有限元模型,即模型1。在模型1基础上,将牙槽骨骨高度分别删除1层、2层、3层、4层、5层(使处理后的牙槽骨骨高度与牙根长度之比由1:1变为3:4、2:3、1:2、1:3、1:4),产生模型2、模型3、模型4、模型5、模型6,代表五种不同程度的牙槽骨骨吸收模型。利用三维有限元应力分析方法观察下颌切牙牙槽骨骨吸收前后在垂直载荷、15°斜向载荷、30°斜向载荷分别作用下牙槽窝骨组织表面的Von Mises应力分布特点和牙齿的舌向位移值。结果:模型1在垂直载荷作用下,Von Mises应力最大值是13.171MPa,位于根尖及根尖1/3处牙槽骨表面,牙齿的舌向位移值是0.056mm;15°斜向载荷作用下,Von Mises应力最大值14.315 MPa位于根尖处牙槽骨表面,牙齿的舌向位移值是0.197mm;在30°斜向载荷作用下,Von Mises应力最大值是15.262 MPa,分布于根尖处牙槽骨表面及牙槽嵴顶,牙齿的舌向位移值是0.324mm。而由模型2到模型6,随着牙槽骨高度的降低,对于同一载荷而言,牙槽骨表面应力逐渐增大,牙齿的舌向位移值也逐渐增加。在模型2和模型3,即牙槽骨骨吸收少于根长1/2时,应力增加缓慢;从模型4到模型6,即牙槽骨骨吸收达根长1/2或以上时,von Mises应力增加显著,最大值分布部位也由根尖处转移到牙槽晴顶,分布的面积也越来越小,发生了由面的分布到点的分布的转变,应力越来越集中于某一点。结论:①加载方向能明显改变牙槽窝骨组织表面应力的大小和分布规律。②随着牙槽骨骨吸收程度的增加,牙槽窝骨组织表面应力逐渐增大,最大应力值的分布部位由根尖处向牙槽靖顶转移。③牙槽骨骨吸收少于根长1/2时,应力增加缓慢,最大应力主要分布在根尖或近根尖处牙槽骨表面,尚无应力集中发生;而牙槽骨骨吸收近根长1/2或以上时,牙槽骨表面应力显著增大,且集中于牙槽晴顶上某一点。在垂直载荷作用下,牙齿出现明显的松动,胎稳定性遭到破坏,患牙正中胎接触区发生偏离,即使是承受生理载荷,也可产生侧向分力,促进牙周组织的损害,引起牙槽骨发生进一步的垂直性骨吸收。因此提示当牙槽骨骨吸收近根长1/2或以上时,在牙周治疗过程中,在有效控制炎症基础上,应考虑进行调胎、松牙固定术等治疗,调磨由于牙齿移位而改变的习合接触点,建立与减弱的牙周组织支持力量相适应的较平衡的牙合关系,或分散胎力,以避免过大应力的产生和应力分布的改变,减轻牙周组织损伤,减少牙齿的松动度。 实验二深覆采邹寸下领切牙牙槽骨骨吸收前后应力分析 目的:牙菌斑中的微生物以及其产物是牙周组织发生炎症和破坏的始动因子。有些错胎畸形可造成创伤胎,而促使牙周病发生或加重。本实验主要研究深覆胎时呈不同程度骨吸收的下领切牙牙槽窝骨组织表面应力分布特点。方法:应用三维有限元应力分析方法观察不同覆聆时,具有不同骨高度的下领切牙牙槽窝骨组织表面von Mises应力分布特点。结果:垂直载荷作用下,正常覆胎时,模型1牙槽骨表面应力最大值为13.171MPa,位于根尖及根尖1/3处牙槽骨表面。111度深覆胎时,应力最大值虽仍位于根尖及根尖1/3处牙槽骨表面,但减少至12.5 MPa。但由模型2到模型6,对于具有同等程度牙槽骨骨吸收的模型而言,在同一载荷作用下,随着覆胎加深,应力减小的同时,应力最大值分布部位增多。模型4,在垂直载荷作用下,111度深覆胎时应力最大值较正常覆牙合时减少了17%,分布部位由根尖增加至根尖及根尖1/3。然而从整体上来讲,不同 II覆胎时,在模型2和模型3,即当骨吸收少于根长1/2,随骨吸收加重,应力均缓慢增大,最大应力主要分布在根尖或近根尖处牙槽骨表面,尚无应力集中发生;而在模型4至模型6,即当骨吸收达根长1/2或以上时,应力均显著增加,应力最大值逐渐集中于牙槽靖顶上某一点。结论:①深覆胎会在一定程度上减少下领切牙牙槽骨骨吸收所引起的牙槽窝骨组织表面应力的改变。就深覆习召本身而言,没有引起牙槽骨表面应力增加,导致殆创伤。但深覆习合同时如存在闭锁聆,下领咬合运动过程中,下领切牙常承受斜向舌侧与牙轴呈一定角度的习合力。由于其水平向分力的存在,可引?
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