研究背景儿童处于成长发育阶段,较易发生牙外伤,其中上颌恒中切牙牙外伤最常见,牙外伤中冠折较常见。过去临床上修复此类患牙的方法多为复合树脂修复、贴面修复和冠修复,但各有不足之处,如：复合树脂易变色和脱落,年轻恒牙龈缘不稳定、髓腔粗大、髓角较高,早期贴面修复和冠修复受到质疑。近几年来,随着断冠再接材料和技术的进步,及患儿家长对断冠保留愿望的加强,断冠再接术越来越引起口腔研究人员及临床医师重视。它和传统修复技术相比有很多优点：断冠再接术后能更好的恢复患牙的外形、邻面接触点、色泽、咬合和功能,能最大程度的保存天然牙；并且此技术临床操作快速简便、经济适用；是一种口腔微创的治疗手段,符合现代医学的发展方向。目前对断冠再接术的研究方法多局限为临床研究和离体牙体外机械力学实验。影响断冠再接术成功的因素有很多,其中断冠再接制备技术是一个重要的影响因素。虽然目前对于断冠再接制备技术会影响断冠再接术的效果方面已达成共识,但是还有一些关键问题需要解决,如：不同断冠再接制备技术对于断冠再接术后力学效果有无差别,不同角度和长度的制备斜面对于断冠再接术生物力学影响如何。因此为临床选择合适的断冠再接制备技术提供更多理论参考依据,本研究把断冠再接术和广泛应用于口腔生物力学研究领域的三维有限元技术相结合,设计如下实验。研究目的将Micro-CT扫描技术和Mimics10.0、Hypermesh10.0、Ansys10.0等相关三维有限元软件相结合,建立了完整的上颌中切牙三维实体及有限元模型,验证有限元模型的几何及力学有效性,并在完整模型的基础上,建立了临床上常见的一种冠折模型——切1/3冠横折三维实体及有限元模型,而后建立了四种不同断冠再接制备技术和四种断冠再接制备斜面模型,其中断冠、树脂层及遗留牙分别独立建模。通过三维有限元应力分析得出四种断冠再接制备技术,四种不同角度和长度两两组合的断冠再接制备斜面中断冠、树脂层及遗留牙的第一主应力、第三主应力和Von-mises应力值及应力分布云图,分析断冠再接术后断冠、树脂层和遗留牙的应力分布规律。探讨不同断冠再接制备技术对断冠再接术后效果的影响,不同角度及长度制备斜面对断冠再接术后受力的影响,为临床上上颌中切牙切1/3冠横折选择合适的断冠再接制备技术,及断冠再接制备斜面提供一定的理论指导和参考依据。材料与方法第一章完整及切1/3冠横折上颌中切牙三维有限元模型的建立1、原始数据的采集参考中国人上颌恒中切牙的标准值范围内,筛选1颗具有代表性的完整离体左上颌恒中切牙,透明环氧树脂包埋固定后,用Micro-CT扫描样本,要求扫描断面与牙体长轴相垂直,层厚间距为0.125mm,获得建模相关数据及三个方向的二维截面图,按一定顺序进行重排。2、完整上颌中切牙有限元模型的建立及验证将冠根向二维截面图输入Mimics10.0软件,生成初步的三维实体模型,包括牙釉质、牙本质和牙髓腔。采用Hypermesh10.0软件进行模型的连接、细化处理及网格划分,三维有限元网格划分尺度控制在0.1-0.2mm,再将模型导入Ansys10.0大型通用有限元软件进行相应计算和分析。建立完整左上颌恒中切牙三维实体模型及三维有限元模型,同时模拟临床建立0.2mmm的牙周膜和简化为立方体的牙槽骨模型。将三维模型中各种材料和组织假设为均质一致、各向同性的线弹性材料,各点相对无移动,牙槽骨固定约束。静态面加载,加载力模拟正中咬合,力大小为100N,方向为舌侧切1/3与中1/3交界处,与牙体长轴成45。角,斜向根尖方向,观察指标为、on-mises应力,验证有限元模型的有效性。3、切1/3冠横折上颌中切牙三维有限元模型的建立在完整左上颌中切牙的基础上建立上颌中切牙切1/3冠横折三维实体及有限元模型。第二章四种断冠再接制备技术建模及应力分析1、四种断冠再接制备技术的三维有限元模型的建立在实验一的基础上,建立了四种临床上较常用或者比较特殊的断冠再接制备技术的三维实体及有限元模型,分别为简单再接技术、Overcontour技术、内部凹槽技术及牙本质去除技术。断冠、树脂层及遗留牙分别建模,树脂层与断冠和遗留牙的接触面相对无移动。2、四种不同断冠再接制备技术的应力分布比较载荷条件如实验一。观察指标：断冠、树脂层及遗留牙的第一主应力、第三主应力、Von-mises应力分布情况及应力峰值,分析其应力分布规律。探讨不同断冠再接制备技术对断冠再接术后效果的影响。第三章四种不同角度及长度断冠再接制备斜面建模及应力分析1、四种断冠再接制备斜面的三维有限元模型的建立在实验一的基础上,以角度30。、60。及长度1mm、3mm两两分别组合,建立了四种不同角度及长度制备斜面的三维实体及有限元模型。断冠、树脂层及遗留牙分别建模,树脂层与断冠和遗留牙的接触面相对无移动。2、四种断冠再接制备斜面的应力分布比较载荷条件如实验一,观察指标如实验二。探讨断冠再接制备斜面角度相同时,长度对断冠再接术后的影响,长度相同时,角度对断冠再接术后的影响。寻求临床上比较合适的制备斜面标准。结果1、建立了完整上颌恒中切牙三维实体及有限元模型,包括牙釉质、牙本质、牙髓、牙周膜和牙槽骨组织模型,模型共生成236406个节点和411333个单元,网格划分精细。模拟正中咬合静态加载后, Von-mises应力主要集中在加载部位和牙颈部,Von-mises应力最大值为：69.9MPa。2、建立了上颌恒中切牙切1/3冠横折,断冠和遗留牙三维有限元模型,并在此基础上建立了四种断冠再接制备技术,及四种不同角度和长度的釉质斜面技术的三维有限元模型,其中断冠、树脂层和遗留牙分别独立建立。3、断冠再接术后遗留牙的受力远大于树脂层和断冠的受力,断冠、树脂层及遗留牙各应力峰值均未超过牙体及树脂自身的强度。但和完整牙相比,遗留牙的综合应力Von-mises应力峰值均大于完整牙,应力部位分布趋势一致。4、对四种断冠再接制备技术的三维有限元模型静态面加载,断冠、树脂层及遗留牙各应力峰值相差不明显,应力分布趋势基本一致,应力峰值部位基本一致。其中断冠第一主应力、第三主应力和Von-mises应力的应力峰值部位主要集中在断冠舌面的远中边缘嵴上,树脂层第一主应力的应力峰值部位主要集中在远中邻面,而第三主应力和Von-mises应力的应力峰值部位主要集中在树脂舌面的远中边缘嵴上,遗留牙牙体的第一主应力、第三主应力和Von-mises应力的应力峰值部位都主要集中在舌侧牙颈部。5、对四种不同角度及长度两两分别组合的断冠再接制备斜面技术的三维有限元模型静态面加载,斜面长度相同,角度不同时断冠、树脂层及遗留牙的应力峰值大小无规律,其中斜面角度为60。,长度为1mm的断冠受力最大,其中第一主应力为6.338MPa,第三主应力为-15.924MPa,Von-mises应力为13.197MPa,分布位置,分布趋势基本一致。斜面角度相同,长度不同时,长度越长断冠各应力峰值越小,树脂层和遗留牙各应力峰值越大,应力位置分布趋势无规律。结论1、本研究成功建立了完整上颌恒中切牙三维有限元模型,该模型形态及内部结构与原离体牙高度一致,结构精细,有良好的几何相似性。对所建模型进行了验证,具有良好的力学相似性,与临床实际情况相符,模型真实有效。2、断冠再接术符合牙体及口腔材料的生物力学要求,是前牙冠折后的一种有效修复方式。3、从生物力学角度观察,不同的断冠再接制备技术修复后,各部位组织应力峰值大小和部位无明显差异,临床操作中应综合各断冠再接制备技术的优缺点,根据临床实际情况选择合适的断冠再接制备技术。4、制备斜面角度对断冠再接制备斜面技术,生物力学方面影响不大。斜面长度越长,保护了断冠,但增加了树脂和遗留牙的应力峰值。临床上选择斜面角度、长度应适中,并非角度越大越好,长度越长越好,应根据实际情况而定。