全瓷冠内部应力分布规律的三维有限元研究

目的 运用有限元法分析全瓷冠的应力分布规律,为临床修复没计提供依据.方法 利用CT断层影像构建右下第一磨牙全瓷冠三维有限元模型.设计5种加载方式:垂直集中载荷600 N、垂直八点分布载荷600 N、垂直偏舌侧载荷600 N、10°偏颊侧载荷600 N、颊侧20°咀嚼载荷225 N,利用ANSYS软件分析各瓷层和界面的应力值大小.结果 5种加载方式下全瓷冠应力分布的相同之处:加载点可引起饰面瓷应力集中,沿载荷方向核瓷内表面拉应力集中.5种加载方式下全瓷冠应力分布的不相同之处:垂直集中载荷作用下,全瓷冠颈部肩台拉应力分布均匀;10°偏颊侧载荷仅使全瓷冠颊舌侧颈部肩台拉应力集中,最大值为32.25 MPa;颊侧20°咀嚼载荷引起全瓷冠颊侧、近中、远中颈部肩台拉应力集中,最大值为11.29 MPa.结论 制作全瓷冠应增加咬合接触面积,减少牙尖斜度,并提高颈部肩台陶瓷的抗拉能力.     

气孔缺陷对磨牙双层全瓷冠力学性能影响的有限元研究

目的研究饰瓷气孔缺陷对磨牙二硅酸锂（LDG）及氧化锆（Y-TZP）双层全瓷冠力学性能的影响。 方法制作上颌第一磨牙LDG双层全瓷冠,使用显微CT扫描并三维重建分析饰瓷内气孔缺陷的尺寸及分布。分别构建上颌第一磨牙LDG及Y-TZP双层全瓷冠三维有限元模型,根据CT数据于饰瓷内添加气孔缺陷并进行加载;A组为对颌牙以200 N加载于牙冠模拟牙尖交错位时的垂直向受力;B组为以200 N与牙长轴呈45°加载于牙冠近、远中舌尖颊斜面,模拟侧方受力;C组为压头垂直位移1 mm加载于牙冠中央窝,模拟体外实验中的加载;计算最大主应力并分析气孔缺陷对其数值的影响。 结果LDG与Y-TZP在各载荷条件下的应力分布近似;垂直向加载时牙尖接触区应力集中,最大应力分别为51.683、50.084 MPa,存在气孔时,应力集中于牙尖接触应力区的气孔缺陷,最大应力上升至290.72、285.92 MPa;45°斜向加载时拉应力集中于核瓷颈部,气孔缺陷无应力集中,最大应力不变;体外加载时中央窝、沟及加载点应力集中,最大应力为107.3、125.41 MPa,存在气孔时,应力集中于拉应力区的气孔缺陷,最大应力上升至359.93、322.39 MPa。 结论饰瓷气孔缺陷对双层全瓷冠应力分布的影响与受载方式有关,位于拉应力集中区的气孔缺陷是导致冠失效的因素。     

磨牙全瓷冠断裂类型的力学实验与三维有限元分析研究

通过力学实验和三维有限元研究不同直径半球形压头对全瓷冠断裂强度、断裂类型的影响,以期为临床全瓷冠(牙合)面形态设计提供理论依据.方法分别用直径为4 mm、10 mm的压头对20个下颌第一磨牙全瓷冠(IPS e.maxpress)试件进行力学实验,观察全瓷冠试件的断裂类型.通过改变三维有限元模型3个受力点的位置及受力大小和方向,模拟直径为4 mm、10 mm的压头加载于全瓷冠时的应力分布状态,计算主应力的大小及分布.结果三维有限元分析显示,两种压头加载状态下,全瓷冠第一主应力均随载荷的增加而增加;4 mm直径压头作用下全瓷冠应力集中在(牙合)面中央窝,而10 mm直径压头作用下全瓷冠应力集中于(牙合)面近远中方向窝沟处,呈"一"字形;4mm、10 mm直径压头作用下全瓷冠的抗折载荷分别为600～700 N和2500～2750 N.力学实验显示,4 mm、10 mm直径压头作用下全瓷冠的主要断裂类型分别为Ⅱ型和Ⅴ型,与三维有限元分析结果一致.结论 4 mm直径压头多造成全瓷冠中央窝破坏,10 mm直径压头多造成全瓷冠和牙体模型严重折裂,提示临床工作中应注意减小全瓷修复体对(牙合)牙的牙尖曲率.     

不同厚度上颌中切牙全瓷冠应力分布的有限元研究

目的研究不同厚度上颌中切牙全瓷冠受载时的应力分布特点。方法利用上颌中切牙全瓷冠的三维有限元模型,对3种不同厚度的全瓷冠分别进行100、150、200 N载荷模拟加载,并进行力学分析。结果不同厚度全瓷冠不同载荷下的应力分布趋势相似,应力集中于冠的颈缘及加载点。随着厚度增加,应力集中趋势明显减弱。随着载荷增加,各部位的等效应力相应增加,加载点及颈缘尤为明显。结论全瓷冠厚度的增加可降低应力集中。颈缘和加载点为应力集中区,全冠制作时应注意加强该区域。     

牙颌三维有限元建模方法的研究进展

口腔生物力学的研究方法多种多样,随着计算机技术的发展,三维有限元分析的优越性越来越突出,建立牙颌组织有限元模型是口腔生物力学研究的基础,本文将回顾相关文献,对牙颌组织有限元建模研究进展作一综述。     

前牙全瓷冠饰瓷崩裂断口形貌分析

目的 通过断口形貌观察分析临床失效的前牙全瓷冠,分析疲劳损伤的起源和发展,以期为优化全瓷冠桥修复体的临床设计及修复工艺提供依据.方法 收集临床失效前牙二硅酸锂基瓷冠( IPS EmpressⅡ)3例,玻璃渗透氧化铝瓷冠(In-Ceram)2例,采用体视显微镜和扫描电子显微镜观察断裂面,分析特征形貌.结果 5例全瓷冠主要失效模式均为唇侧饰瓷内聚破坏,裂纹起源于切端咬合接触区,并由切端向龈端扩展,裂纹源附近饰瓷内部见较多气孔缺陷.结论 饰瓷内聚破坏是全瓷修复失效的重要原因;饰瓷内部易出现制作缺陷,成为双层瓷修复体的薄弱环节;改良饰瓷制作及烧结工艺,设计多点咬合接触将有助于减少饰瓷崩瓷.     

不同螺距种植体集中载荷的有限元分析

目的:用三维有限元方法分析不同螺距种植体-骨界面应力分布状况,确定利于应力均匀分布的最佳螺纹参数设计.方法:建立包含上部结构的牙种植体、局部下颌骨块三维有限元模型,利用Cosmos/works软件分析在垂直、斜向45° 2 种集中载荷下螺距分别为0.6、 0.8、 1.0 mm的3 种种植体与骨界面的应力分布状况.结果:螺距为0.8 mm种植体周围Von-Mises应力、拉应力、压应力峰值较小,应力分布最均匀;同一螺距种植体斜向载荷下应力显著高于垂直载荷;应力集中主要出现于种植体颈部、皮质骨上缘和种植体末端最下一个螺纹处.结论:螺纹种植体螺距影响骨界面的应力分布和(牙合)力传导,为避免应力集中种植体末端螺纹应进行适当的截齿处理,种植义齿设计和修复时应尽可能减小或避免非轴向力.     

不同洞缘设计对树脂充填应力影响的三维有限元分析

目的　评价不同洞缘角对复合树脂充填体应力的影响。方法　在后牙面Ⅰ类洞设计不同洞缘角 ,进行复合树脂充填 ,并采用三维有限元法对承受垂直和侧向力所产生的应力计算分析。结果　在所设计的 90°、75°、6 0°、45°及弧型等 5种洞缘角中 ,90°时拉、切应力分别为 18 75 7MPa和2 2 30 9MPa;75°时应力明显减小为 10 5 80MPa和 14 2 6 5MPa ;6 0°时为 9 0 2 5MPa和 13 2 30MPa。受作用力后树脂表面产生的拉应力和切应力最大 ,分别为 18 75 7MPa和 2 2 30 9MPa ,第二层明显减小为 2 5 86MPa和 6 80 0MPa。结论　后牙树脂充填时 ,洞缘角应制备成 6 0°～ 75°的斜面有利于获得较好的充填效果。     

全瓷冠三维有限元应力分析研究进展

全瓷冠由于其良好的生物相容性和美学性能,在临床的应用日益广泛。但是由于陶瓷材料较低的抗折强度,导致其临床应用的诸多限制。不少学者通过三维有限元数值模型研究,分析了全瓷冠应力分布的影响因素,为临床制作与设计提供了理论依据。本文就近年来全瓷冠应力分布的相关三维有限元研究进行综述。     

不同代型材料对全瓷冠断裂强度和断裂类型的影响

学意义(P=0.016和0.003).全瓷冠断裂面分析显示,环氧树脂组全瓷冠胎面呈近远中向裂纹,无塑性形变及特征性裂纹,而离体牙组和多孔镍钛合金组全瓷冠主要呈现加载区表面锥体状裂纹及瓷层内表面放射状裂纹的混合性特征.结论 不同的代型材料对全瓷冠断裂强度及断裂类型均有影响;多孔镍钛合金组全瓷冠的断裂类型与离体牙组相似.     

3-D Finite element analysis of all-ceramic posterior crowns

The purpose of this study was to evaluate the stress distribution under various loading conditions within posterior all-ceramic crowns. A three-dimensional finite element model representing a lower first molar was constructed. Variations of the model had two types of single layer all-ceramic crowns (Dicor and Empress) and two types of double layer all-ceramic crowns (In-Ceram and Empress2) cemented. A load of 600 N, simulating the maximum bite force, was applied vertically to the crowns. Loads of 225 N, simulating masticatory force, were applied from three directions (vertically, at a 45 degrees angle, and horizontally). In the test simulating maximum bite force, the maximum tensile stresses on all crowns (17.4-19.4 MPa) concentrated around the loading points. In the masticatory force simulation test, the specimens experienced maximum tensile stresses of 19.7-27.0 MPa under a horizontal load and 10.8-10.9 MPa under a vertical load. When the load was applied horizontally, the maximum tensile stress was observed around the loading points on the surface in the case of the single layer crowns, and of the cervical area of the inner core of the double layer crowns. Within the limitation of this study, it was found that the strength of occlusal contact points is important to the integrity of posterior all-ceramic crowns and that bite forces applied from the horizontal direction are a critical factor.     

上部结构材料对无牙下颌种植固定修复影响的三维有限元分析

目的:通过三维有限元方法探讨上部结构材料对无牙下颌种植固定修复生物力学的影响,为无牙颌修复治疗提供参考。方法:构建无牙下颌种植固定修复三维有限元模型,用6种牙科材料（纯钛、钴铬合金、金合金、氧化锆、聚醚醚酮及碳纤维增强聚醚醚酮）分别对种植上部结构进行赋值,得到6种模型,模拟斜向加载,对种植体、周围骨组织及上部结构进行应...     

下颌第一磨牙全瓷冠的三维有限元分析

目的：研究下颌第一磨牙进行全瓷冠修复后的应力分布情况,为全瓷冠的临床修复设计提供理论依据。方法：建立下颌第一磨牙的三维有限元模型,分别生成EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-Ceram Alumina以及In-Ceram Zireonia 4种材料的全瓷冠模型。模拟最大咬合力600N垂直加载于全瓷冠模型咬合面。结果：4种材料的应力分布规律相似,并且其压应力、张应力以及剪切应力极值之间无显著性差异。压应力集中在全瓷冠表面,而张应力、剪切应力则主要集中在牙冠边缘和牙冠内表面部分。结论：静态载荷下全瓷冠的有限元分析仅能反映应力的分布规律．不同全瓷冠材料的抗疲劳性能和寿命分析应当在循环载荷下通过有限元疲劳分析来进行。     

全瓷修复体残余应力的有限元分析

目的:研究全瓷修复基底瓷与修饰瓷材料在高温烧结后冷却过程中残余应力的分布规律和影响因素,为临床预防全瓷修复体的损坏提供依据.方法:参考ISO96936:1999标准建立全瓷修复试样的有限元模型,对修复试样高温烧结后冷却过程中,在粘弹性和弹性不同阶段形成的残余应力进行分析,以准确描述全瓷修复试样残余应力的分布.结果:全瓷修复试样在冷却过程中基底瓷收缩变形大于修饰瓷.趋向基底瓷与修饰瓷界面,残余应力随温度降低逐渐增大;随着修饰瓷层厚度增加,界面处残余应力值逐渐减小.结论:基底瓷与修饰瓷材料热膨胀系数的差异,对于全瓷修复体残余应力分布以及修复体寿命有重要的影响, 应严格控制.全瓷材料的粘弹性对于准确分析残余应力分布有十分重要作用.     

七种不同（牙合）型对颞下颌关节应力影响的三维有限元分析

目的　探讨由形态变化产生的根尖主应力变化对颞下颌关节 (TMJ)应力的影响。方法　取光弹法测得的正中载荷作用下 7种型各牙根尖应力参数 ,在所建下颌骨三维有限元模型上加载 ,比较其TMJ应力。结果　 (1)髁突前斜面及其表面软骨和关节盘中部主要承受压应力 ,髁突后斜面及其表面软骨和关节盘后部主要承受拉应力 ;(2 )与正常相比 ,平面、远中、部分后牙反、缺牙的TMJ应力均有不同程度变化 ,其中平面的变化最明显。单侧上颌第三磨牙伸长、单侧下颌第三磨牙伸长的TMJ应力变化均不明显。结论　由型改变导致的正中咬合时根尖主应力变化 ,对关节应力性质的影响不明显 ,但对应力大小有一定影响。     

Stress analysis of endodontically treated teeth restored with post-retained crowns: A finite element analysis study

BackgroundThe authors conducted a study to analyze the stress concentration areas in a tooth restored with a post-retained crown under various conditions.Materials and MethodsThe authors constructed a three-dimensional finite element model describing a maxillary second premolar restored with an all-ceramic crown supported by a titanium post and a resin-based composite core. They applied static vertical and horizontal loads of 100 newton to the cusp tip of the crown and recorded Von Mises and tensile stress values. The variables investigated were the presence of the post, coronal and apical post extensions, post diameter, post shape, and post and core material.ResultsThe study results showed that horizontal loading generated higher levels of stress than did vertical loading. The greatest stress levels were concentrated at the cervical region and at the post-dentin interface in all models. Under both loads, a higher modulus of elasticity of the post material and a wider post diameter were associated with increased stress values at the post-dentin interface. Reduction of the post extension above the level of bone was associated with increased dentinal stresses near the apex of the post.ConclusionsAlthough endodontic posts provide retention for coronal restorations, they result in dentinal stress values higher than those of crowns without posts. Posts that had a similar modulus of elasticity to dentin and smaller diameters were associated with better stress distribution. Resting coronal restorations on sound dental tissues affected stress distribution more than did the core material or the length of the coronal post extension.Clinical ImplicationsMany factors influence the distribution of stress within dentin and, consequently, the fracture resistance of teeth restored with post-retained crowns. Clinicians need to keep these factors in mind when performing endodontic procedures that involve placement of post-retained crowns to ensure optimal success.     

Biomechanical three-dimensional finite element analysis of monolithic zirconia crown with different cement type

PURPOSE

The objective of this study was to evaluate the influence of various cement types on the stress distribution in monolithic zirconia crowns under maximum bite force using the finite element analysis.

MATERIALS AND METHODS

The models of the prepared #46 crown (deep chamfer margin) were scanned and solid models composed of the monolithic zirconia crown, cement layer, and prepared tooth were produced using the computer-aided design technology and were subsequently translated into 3-dimensional finite element models. Four models were prepared according to different cement types (zinc phosphate, polycarboxylate, glass ionomer, and resin). A load of 700 N was applied vertically on the crowns (8 loading points). Maximum principal stress was determined.

RESULTS

Zinc phosphate cement had a greater stress concentration in the cement layer, while polycarboxylate cement had a greater stress concentration on the distal surface of the monolithic zirconia crown and abutment tooth. Resin cement and glass ionomer cement showed similar patterns, but resin cement showed a lower stress distribution on the lingual and mesial surface of the cement layer.

CONCLUSION

The test results indicate that the use of different luting agents that have various elastic moduli has an impact on the stress distribution of the monolithic zirconia crowns, cement layers, and abutment tooth. Resin cement is recommended for the luting agent of the monolithic zirconia crowns.