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目的:建立上颌第一磨牙近颊根、根管及五种旋转镍钛器械的三维有限元模型,作为生物力学分析的基础,比较不同外形设计的旋转镍钛器械在模拟根管成形时,根管壁牙本质的应力分布情况,分析旋转镍钛器械的外形设计对根管壁应力分布的影像,探索与VRFs的可能关系,为临床根管预备的个性化治疗设计提供参考。方法:1采用Micro-CT扫描,结合Mimics、Geomagic Studio、Unigraphics NX、CATIA、HyperMesh软件通过正向和逆向工程技术,建立上颌第一磨牙近颊根、根管、ProTaper Universal F2、Mtwo#25/0.06、TF#25/0.06、Hyflex CM#25/0.06、ProTaper Next X2五种机用镍钛锉的三维有限元模型。2在Abaqus软件中,采用显式动力学运算,模拟五种镍钛锉在根管全长以240rpm旋转,观察根管壁应力分布情况及趋势。结果:1通过使用Micro-CT结合正向和逆向工程技术,建立的有限元模型与实物具有良好的一致性,模型很好的模拟了实物的外形,并划分了合适的有限元网格。上颌第一磨牙近颊根模型共14303个节点、69231个四节点四面体单元;ProTaper Universal F2共3666个节点,13584个四节点四面体单元;Mtwo#25/0.06共3410个节点,12457个四节点四面体单元;TF#25/0.06共2922个节点,10206个四节点四面体单元;Hyflex CM#25/0.06共4258个节点,16051个四节点四面体单元;ProTaper Next X2共2685个节点,9254个四节点四面体单元。2本实验采用三维有限元法模拟根管成形,观察根管壁与镍钛锉接触时,根管壁的受力情况。观察区域位于根管弯曲处和根尖1/3的根管壁。两区域的应力多集中在根管弯曲外侧。在根管弯曲处的观察位点,ProTaper Universal F2组产生最大的Von Mises应力值431.0100 MPa,其次是ProTaper Next X2组为112.9760 MPa,然后是Mtwo#25/0.06组和Hyflex CM#25/0.06组分别为95.2230MPa和44.5673 MPa,TF#25/0.06组的最大Von Mises应力值最小,为26.1847MPa。在根尖区,Von Mises应力多集中于根尖缩窄附近,ProTaper Universal F2组产生最大的Von Mises应力值189.4190MPa,其次是ProTaper Next X2组为156.7400MPa,然后是Mtwo#25/0.06组和Hyflex CM#25/0.06组分别为30.4984MPa和30.2221MPa,而TF#25/0.06组的最大Von Mises应力值最小,为23.7153MPa。将每种工况两个观察位点的最大应力值与牙本质极限强度对比,Mtwo#25/0.06组、Hyflex CM#25/0.06和TF#25/0.06组的最大Von Mises应力值均在牙本质极限强度范围以内。ProTaper Universal F2组,根尖区观察位点的最大Von Mises应力值大于牙本质极限拉伸强度;在弯曲处观察位点的最大Von Mises应力值大于牙本质极限拉伸和压缩强度。ProTaper Next X2组,两观察位点的最大Von Mises应力值均大于牙本质极限拉伸强度。结论:1采用正向工程及逆向工程技术,结合Micro-CT技术、CAD软件、有限元前处理软件,能有效建立上颌第一磨牙近颊根及设定根管、五种镍钛锉的3D有限元模型。2镍钛锉的外形设计影响根管成形时根管壁的受力,镍钛锉的锥度、横截面积大小、接触点个数和螺距可能影响根管壁的应力大小。接触点的分布和应力波峰的分布相关。横截面接触点个数还和应力峰值个数相关。镍钛锉的锥度过大、横截面积过大、接触点个数过少、螺距过大都有可能引起根管壁高应力集中,导致牙本质缺陷的产生,可能发展为VRFs。