根管治疗术是牙髓病和根尖周病的主要治疗手段,包括开髓、根管预备、根管消毒和根管充填等步骤,而根管预备是根管治疗中最重要的环节,所使用的器械是根管切削器械(Instruments for Root Canal Instrumentation,IRCI)。由于镍钛合金材料的超弹性特性,其材料制造的IRCI具有优良的柔韧性。与传统不锈钢IRCI相比,镍钛IRCI具有较高的预备效率和较少的并发症,但镍钛IRCI往往会在器械无明显永久变形时发生器械折断,为了避免器械折断的发生,各种不同设计的IRCI相继问世。偏心结构设计拟通过减少器械与根管壁的接触并增加排屑空间来减少器械在根管内产生的应力和器械折断的发生。由于目前针对偏心设计对IRCI力学性能影响的研究较少,因此本文通过研究不同偏心形式对IRCI容屑率、力学性能和疲劳寿命的影响,探索减少器械折断的方法。首先,推导出等角IRCI螺旋线参数方程,采用Pro/E软件建立变截面积式偏心、变理论锥度式偏心及变实际锥度式偏心的IRCI三维几何模型。分析三种偏心形式对IRCI容屑率的影响。结果表明IRCI的容屑率均随偏心增大而增大;对于变截面积式偏心器械的容屑率,横截面积越大其容屑率改进效果越好;相同的横截面形状,不同偏心形式IRCI的容屑率改进效果的从高到低排序为:变理论锥度式偏心>变截面积式偏心>变实际锥度式偏心。然后,基于有限元理论,结合镍钛合金材的超弹性力学行为,通过abaqus有限元软件分析三种偏心形式对镍钛IRCI弯曲性能和扭转性能的影响。结果表明镍钛IRCI的最大应力、弯曲刚度和扭转刚度均随偏心增大而减小;三种偏心形式对镍钛IRCI的应力影响较小,但对其弯曲刚度和扭转刚度影响较大。变截面积式偏心对镍钛IRCI的影响程度与截面形状的关系不大。相同的截面形状,不同偏心形式对镍钛IRCI弯曲刚度和扭转刚度的影响程度不同,对弯曲刚度的影响程度从高到低排序为:变理论锥度式偏心>变截面积式偏心>变实际锥度式偏心;对扭转刚度的影响程度从高到低排序为:变截面积式偏心>变理论锥度式偏心>变实际锥度式偏心。最后,根据弯曲有限元仿真结果生成的疲劳分析所需的载荷谱,赋予镍钛合金材料疲劳材料属性,使用fe-safe软件对镍钛IRCI进行应变疲劳分析,得出三种偏心形式下镍钛IRCI的疲劳寿命。结果表明变理论锥度式偏心效果最好,变截面积式偏心次之,变实际锥度式偏心最差。最小寿命最早出现在镍钛IRCI的切削刃处,并且分析所得弯曲循环次数处在镍钛IRCI弯曲疲劳测试次数合理范围之内,说明采用基于应变疲劳分析方法计算镍钛IRCI疲劳寿命可靠,可以为镍钛IRCI设计时估算其使用寿命提供参考。本文分析了三种偏心形式对镍钛IRCI的容屑率、弯曲性能、扭转性能及疲劳寿命的影响。基于理想镍钛IRCI的力学性能是具有小的弯曲刚度、大的扭转刚度、长的弯曲疲劳寿命,因此建议采用变理论锥度式偏心来改进镍钛IRCI。在产品开发阶段,了解偏心镍钛IRCI性能,在此基础上优化设计方案,可以缩短开发周期,降低研发成本,并可望研发出折断率较低的器械。