前牙修复中常用桩核材料的三维有限元分析

目的 通过对临床常用的五种不同的桩核材料(铸造镍铬合金、铸造铁合金、铸造金合金、玻璃纤维、IPSempress铸瓷)进行牙本质应力的三维有限元分析,为临床选择桩核材料,优化桩核设计,提供生物力学依据.方法 采用螺旋CT扫描技术建立上颌中切牙桩核修复的三维有限元模型,五种不同的桩核材料类型分组,分别进行切端模拟加载,应用五种不同的桩核材料牙本质应力情况.结果 不同的桩核材料修复后牙本质应力有明显差异,金属桩核修复后牙本质应力升高,临床最常用的铸造Ni-Cr合金桩与牙本质交界部位产生明显的应力集中,并明显升高了桩尖周牙本质应力峰值.弹性模量与牙本质相近的玻璃纤维桩修复后牙本质应力分布与修复前相似.桩核修复后对牙本质应力分布的影响与桩核材料的弹性模量密切相关.结论 ①三维有限元分析法是一种简洁有效的生物力学分析方法.②临床桩核冠修复残根时,应尽量保存剩余牙体组织,可增强牙体抗折力.桩核修复后对牙本质应力分布的影响与桩核材料的弹性模量密切相关.与牙本质弹性模量相近玻璃纤维桩有利于保护残根,避免根折的发生.     

不同桩核材料对后牙桩核冠牙本质应力影响的三维有限元分析

目的 比较四种不同桩核材料对后牙桩核冠牙本质应力大小与分布的影响,从而指导临床合理地选用修复材料.方法 通过磨片法结合数码相机获取断层图片的建模方法,建立上颌第一磨牙近中腭尖缺损的桩核冠有限元模型,分别分析中熔合金桩、复合树脂桩、汞合金桩,铸瓷桩修复后的牙本质应力大小及分布状况.结论 对于后牙桩核加全冠这种修复方式,不同桩核材料的选择对牙本质应力峰值、剩余牙本质的应力大小、根管内的应力分布无明显影响.高弹性模量的中熔合金桩核,汞合金桩核,铸瓷桩核改变了牙体正常的应力分布模式;复合树脂桩核对牙体正常的应力分布模式无明显改变.结论 在本实验条件下的正常牙合力作用下,选取不同桩核材料行桩核加全冠修复的后牙发生牙折的可能性无明显差别,且极少发生.     

不同材料桩核修复后的牙本质应力分析

目的对使用不同材料进行桩核修复以后的牙体进行生物力学分析,观察牙体内的应力分布情况.方法建立上颌中切牙桩核修复的三维有限元模型,分别分析铸造钴铬合金、碳纤维增强树脂、钛合金、铸瓷桩修复以后受载情况下牙体牙本质的应力分布.结果牙本质应力主要分布于根上1/3,愈靠近牙根表面应力值愈高;四种材料修复后最大应力值无明显差异,传统钴铬合金桩和牙本质交界处有明显的应力集中,碳纤维加强树脂桩和牙本质交界处应力集中不明显.结论低弹性模量材料修复后牙本质内应力分布更有利于牙体抗折.     

双根管桩核冠的三维有限元分析

目的 用三维有限元法研究3种不同桩核材料修复双根管桩核冠前后牙本质中的应力分布，为临床双根管桩核冠选择合适的桩核材料提供理论依据。方法 采用螺旋凹扫描数据建立上颌第一双尖牙的三维实体有限元模型，在此基础上，就平行于牙体长轴加载工况，对铸造Ni-Cr合金、铸造钛合金、聚乙烯纤维树脂3种材料进行了桩核修复前后的牙本质应力分布情况进行分析。结果 与桩修复前相比，铸造M-Cr合金桩修复后桩尖周围牙本质的最大主应力和Von Mises应力峰值分别增大了66．5％和57．1％；而采用聚乙烯纤维树脂桩修复后，牙本质中的应力分布与修复前相比改变很小。铸造钛合金桩修复前后，牙本质中的应力状况改变较为显著。结论 影响桩植入前后的牙本质中应力变化最显著的因素是桩材的弹性模量。与牙本质弹性模量相近的材料如聚乙烯纤维树脂，适合用于桩的修复。     

有和无全冠保护时不同材料的后牙桩核修复体有限元模型的应力分析

目的:比较四种不同桩核材料的后牙核桩修复体,在有和无全冠保护条件下,其牙本质应力的大小和分布,从而指导临床合理地选用修复材料.方法:通过磨片法结合数码相机获取断层图片的建模方法,建立上颌第一磨牙近中腭尖缺损的桩核冠有限元模型,分别分析在有和无全冠保护条件下,中熔合金桩、复合树脂桩、汞合金桩,铸瓷桩修复后的牙本质应力大小及分布状况.结果:1有全冠保护的条件下的上颌第一磨牙桩核修复体的应力峰值均要明显低于无全冠保护者,且二者的应力分布方式也明显不同.2有全冠保护的条件下的上颌第一磨牙桩核冠修复体,其不同桩核材料的选择对牙本质应力峰值、剩余牙本质的应力大小、根管内的应力分布无明显影响.但高弹性模量的中熔合金桩核,汞合金桩核,铸瓷桩核改变了牙体正常的应力分布模式;复合树脂桩核对牙体正常的应力分布模式无明显改变.结论:在本实验条件下的正常牙合力作用下,全冠的使用对死髓牙的保护至关重要,它是后牙桩核修复体成功与否的关键.同时,不同桩核材料的选取,对桩核加全冠修复的后牙发生牙折的影响无明显差别,且极少发生.     

纯钛桩和纤维桩修复上颌中切牙残根后桩的应力分析

目的:通过建立纯钛桩核冠及纤维桩核冠修复上颌中切牙残根的三维有限元模型,分析正常咬合情况下两种桩核系统修复上颌中切牙残根后桩的应力分布。方法:使用Micro-CT断层扫描技术以21μm的最小层间距扫描上颌中切牙切缘至牙根,获得横断面数据,利用图像分析软件及逆向工程软件构建上颌中切牙三维有限元模型,Ansys软件进行模拟加载,利用有限元应力分析法比较咬合力作用下应力在两种桩表面的分布。结果:纤维桩的最大主应力、剪切应力、等效应力峰值均比纯钛桩减少90%左右,纯钛桩核修复组桩各区域应力值均大于纤维桩核修复组。纯钛桩应力集中区域出现在根中1/3唇侧,达到33.59MPa,纤维桩相同区域的应力值仅有0.6MPa。结论:对于具有正常根管形态及牙本质肩领的上颌中切牙残根,纤维桩树脂桩核冠能更好地避免桩的应力集中,从而有效降低桩折及牙根折裂的概率,可为上颌中切牙残根的修复设计提供参考。     

漏斗状根管不同桩冠修复的生物力学研究

目的比较不同桩核材料及漏斗深度对桩核冠修复漏斗状根管残根后的应力分布差异,寻找对残留牙体组织较少残根的最佳修复方法。方法建立桩冠修复上颌中切牙漏斗状根管残根三维有限元模型,设定漏斗状根管漏斗深度为0、2、4、6mm。成品桩为碳纤维桩,铸造桩采用镍铬合金材料,以VonMises应力、最大主应力为分析指标。结果桩冠系统修复漏斗状根管的残根后根部VonMises应力高应力区分布在唇舌侧,随漏斗的深度增加,高应力区范围逐渐扩大。与碳纤维桩相比,铸造桩修复后VonMises应力分布不均匀,各深度组的高应力分布区较同深度碳纤维桩组明显增大,应力集中明显,根尖及漏斗底处出现了应力集中。随漏斗深度增加,碳纤维桩根牙本质VonMises应力峰值增加了3.101MPa,增幅为10.3%,最大主应力峰值增加了2.958MPa,增幅为11.7%;铸造桩VonMises应力峰值增加了6.157MPa,增幅为22.6%,最大主应力峰值增加了5.486MPa,增幅为19.7%。结论漏斗深度及修复材料是影响根牙本质应力的重要因素。桩核冠修复漏斗状根管的残根设计时应尽量保存根唇舌向牙体组织,以增加牙根抗力,同时在桩核冠修复设计时应降低所受咬合...     

上颌中切牙不同修复方式的有限元分析

目的：应用有限元法研究上颌中切牙采用不同修复方式时牙本质和全瓷冠的应力变化情况,并分析对组织应力大小和分布的影响。方法：采用螺旋CT扫描,运用Mimics软件、Ansys软件建立3种不同牙体量上颌中切牙的三维有限元模型,分别采用全瓷冠修复和纤维桩全瓷冠修复,模拟45。切龈向咬合加载,记录牙本质、全瓷冠的Von Mises应力和最大拉应力。结果：相同牙体量时,上颌中切牙采用纤维桩全瓷冠修复后牙本质和全瓷冠的应力值均小于仅采用全瓷冠修复时的应力值,而应力分布基本相似。结论：全瓷冠联合纤维桩修复可有效降低上颌中切牙牙本质和全瓷冠的应力峰值,并且不改变原有应力分布模式,有利于降低牙折和修复失败的风险。     

三种基牙材料对铸造玻璃瓷冠碎裂影响的研究

目的 :研究不同种类和强度基牙材料与瓷冠破折碎裂的内在关系。方法 :选用计算机建立上颌中切牙的三维有限元模型 ,模拟陶瓷层、牙本质、核桩等结构。分析在天然齿基牙、钴铬合金基牙及复合树脂基牙情况下 ,铸造玻璃陶瓷全冠的瓷层内及残余牙本质的应力分布情况。结果 :高弹性模量的钴铬合金能够降低瓷层及残余牙本质内的最大主应力和最小主应力峰值 ,防止瓷层破折碎裂 ;而弹性模量与牙本质相近的复合树脂桩降低应力峰值的作用不明显。结论 :对于有牙髓活力的牙本质基牙 ,尽量保存牙髓活力后行全冠修复。对于行根管治疗术后的无髓牙 ,进行核桩冠修复时 ,采用高弹性模量的高熔合金 ,尽量避免使用弹性模量较小的复合树脂核     

三种基牙材料对铸造玻璃瓷冠碎裂影响的研究

目的:研究不同种类和强度基牙材料与瓷冠破折碎裂的内在关系.方法:选用计算机建立上颌中切牙的三维有限元模型,模拟陶瓷层、牙本质、核桩等结构.分析在天然齿基牙、钴铬合金基牙及复合树脂基牙情况下,铸造玻璃陶瓷全冠的瓷层内及残余牙本质的应力分布情况.结果:高弹性模量的钴铬合金能够降低瓷层及残余牙本质内的最大主应力和最小主应力峰值,防止瓷层破折碎裂;而弹性模量与牙本质相近的复合树脂桩降低应力峰值的作用不明显.结论:对于有牙髓活力的牙本质基牙,尽量保存牙髓活力后行全冠修复.对于行根管治疗术后的无髓牙,进行核桩冠修复时,采用高弹性模量的高熔合金,尽量避免使用弹性模量较小的复合树脂核.     

牙槽骨高度对上颌前磨牙桩核冠修复后应力分布的影响

目的：分析牙槽骨高度降低对上颌前磨牙桩核冠修复后应力分布的影响,为临床桩核冠修复设计提供理论依据。方法：采用锥束CT扫描数据建立牙槽骨高度不同的上颌前磨牙桩核冠修复模型,根据牙槽骨高度将实验模型分为3组（牙槽骨高度正常、牙槽骨吸收25%、牙槽骨吸收50%）,每个实验模型分别采用金合金铸造桩和玻璃纤维桩修复。用三维有限元方法对每个模型分别进行200 N的垂直加载和侧向加载,分析牙槽骨高度降低对桩核冠修复后应力分布的影响。结果：牙槽骨高度正常时牙本质内等效应力峰值最小,金属桩修复时垂直加载和侧向加载下应力峰值分别为22.570 MPa、66.354 MPa,纤维桩修复时垂直加载和侧向加载下应力峰值分别为16.480 MPa、58.103 MPa。 牙槽骨吸收25%时,金属桩修复时垂直加载和侧向加载下应力峰值分别为27.690 MPa、95.192 MPa,纤维桩修复时垂直加载和侧向加载下应力峰值分别为18.260 MPa、68.452 MPa。牙槽骨吸收50%时牙本质内等效应力峰值最大,金属桩修复时垂直加载和侧向加载下应力峰值分别为37.363 MPa、135.010 MPa,纤维桩修复时垂直加载和侧向加载下应力峰值分别为24.291 MPa、110.170 MPa。结论：随着牙槽骨降低,牙本质内应力分布增加。修复材料的弹性模量会对应力分布有一定影响,但牙槽骨高度对应力分布的影响比桩核材料的影响更显著。     

上颌中切牙冠根折行冠延长术并桩核冠修复的三维有限元分析

目的：构建上颌中切牙及其不同冠根折类型牙冠延长术后桩核冠修复的三维有限元模型,研究术后牙齿应力大小和分布情况,从力学角度分析牙冠延长术的适应征。方法：采用Micro-CT和3shape D700牙齿印模扫描仪分别对1颗上颌中切牙和模拟牙槽骨外形的石膏模型进行扫描,应用Mimics 10.0、Geomagic studio 9.0和ANSYS 14.0软件构建上颌中切牙及其9种冠根折类型牙冠延长术后桩核冠修复的三维有限元模型。在舌侧切1/3和中1/3交界处,与牙长轴呈45°角静态加载100 N的力,对比分析不同模型中牙本质、牙周膜、牙槽骨、桩、核的等效应力（von Mises stress）和牙周膜面积的改变。结果：共建立10个精度较高的上颌中切牙三维有限元模型;不同牙冠延长术模型中不同结构的等效应力大小为：桩＞牙本质＞牙槽骨＞核＞牙周膜,且随着折裂程度的增加,上述结构的等效应力均呈线性增加（核例外）;模型的牙周膜面积减少了12%~33%;其中 B2L2c、B2L3c、B3L1c、B3L2c、B3L3c模型的牙周膜等效应力超过了牙周膜的极限阈值。结论：唇侧折裂大于冠长3／4同时舌侧折裂深达骨嵴顶根方1 mm以上的上前牙不是牙冠延长术的良好适应征。     

不同桩核材料对桩冠箍效应影响的三维有限元分析

[目的]研究桩冠修复中不同桩核材料对箍效应的应力分布影响,探讨箍效应的生物力学机制.[方法]建立正常上颌中切牙烤瓷核桩冠箍效应的三维有限元模型,模拟四种桩核材料(A组:铜合金,B组:金合金,C组:镍铬合金,D组:钛合金)的修复形式,通过静态加载分析牙本质受力情况.[结果]4种不同弹性模量的桩核材料,其Von Mises应力峰值在颈部分别为铜合金17.6 MPa,金合金17.6 MPa,镍铬合金23.8 MPa,钛合金17.6 MPa,镍铬合金组应力最高;在根部各组分别为26.8 MPa,22.9 MPa,39.3 MPa,26.9 MPa,金合金组应力最小,镍铬合金组最高,均有显著性差异(P<0.05).[结论]箍效应受桩核材料弹性模量的影响.高弹性模量的桩核材料,减弱了箍效应并使颈部及桩周牙本质应力过高.     

两种修复方式对少量缺损的上中切牙应力的影响

目的 研究上颌中切牙根管治疗后少量缺损时,全冠和加桩全冠两种修复方式对剩余牙本质应力状况的影响.方法 采用三维有限元法,用计算机建立上颌中切牙以及根管治疗后全冠和加桩全冠两种修复体的有限元模型,共3个.模拟正中(牙合)加载,选取指标为Von Mises应力、最大主应力,分析两种修复方式对剩余牙本质Von Mises应力和最大主应力的分布和峰值的影响.结果 天然牙模型受力比较均匀,全冠修复和加桩全冠修复改变了天然牙的应力分布模式,但两个修复体模型应力分布一致,两种应力均在舌侧颈缘和根尖出现高应力区;两种修复体模型的两种应力峰值均较天然牙明显增大,与全冠修复时剩余牙本质的应力峰值相比,加桩全冠修复时牙本质Von Mises应力峰值降低16.25％,但是最大主应力增加了30.00％.结论 根管治疗后上颌中切牙少量缺损全冠修复时桩是不必要的.     

载荷角度和桩直径对中切牙桩核冠修复影响的应力分析

目的研究不同方向的载荷状态下不同直径桩核冠修复中切牙的应力分布情况。方法应用图像逆向工程技术和Pro/E软件得到中切牙的数字模型,利用Ansys Workbench有限元分析软件对模型进行应力分析,以静载荷方式施加于在切中1/3交界线的中点处,加载方向与牙长轴呈30°、45°、60°。结果通过对主应力与等效应力的分析比较得到,随着加载方向与牙长轴夹角度数的增大,牙冠、内核、桩、粘结剂、牙根和牙周膜等组成结构的最大应力值均呈现逐渐增大的变化趋势。随着桩直径的增大剩余牙本质上等效应力峰值呈现先减小后增大的变化趋势。结论针对临床中直径为1.9 mm、1.5 mm和1.3 mm的三种桩而言,直径为1.5 mm的桩能使核桩冠的应力分布趋于合理。     

粘固剂影响桩核冠修复上颌中切牙的应力分析

目的分析不同的粘固剂厚度对上颌中切牙桩核冠修复后剩余牙本质和粘固剂应力状况的影响。方法采用三维有限元分析方法,建立不同粘固剂厚度的上颌中切牙桩核冠修复的三维有限元模型,模拟前伸和正中加载,选取指标为Von Mises应力、最大主应力和剪切力,分析粘固剂层厚度变化对牙本质和粘固剂的应力分布以及应力峰值的影响。结果随着粘固剂层的增厚,各模型牙本质应力分布基本相似,前伸加载时3个模型牙本质内Von Mises应力和最大主应力集中区均在根尖,正中加载时两种应力的集中区同时出现在舌侧颈缘及根颈1/3;牙本质内Von Mises应力和最大主应力的峰值略有减小,而粘固剂层的Von Mises应力峰值、最大主应力峰值以及剪切应力峰值均明显减小,其中在前伸加载、粘固剂厚度为100μm时粘固剂层XY和YZ方向剪切应力峰值下降最为明显,分别达到了63.22%和51.46%。结论粘固剂的厚度变化对牙本质的应力影响较小,而对粘固剂本身影响较大,适当增加粘固剂的厚度可以降低粘固剂的应力峰值。     

桩核材料对第一前磨牙铸瓷冠应力分布的影响

目的:研究不同种类和强度桩核材料与铸瓷冠破折碎裂的内在关系。方法:在第一前磨牙轴对称纵剖面上设计二维有限元模型,模拟陶瓷层、牙本质领、桩核等结构,绕其对称轴旋转成三维有限元模型。分析在天然牙本质、金合金、Ni-Cr合金外涂0.5 mm色瓷、铸瓷、玻璃纤维树脂、普通复合树脂6种桩核材料情况下,铸造玻璃陶瓷全冠的瓷层内及残余牙本质领的应力分布情况。结果:在6种桩核材料中,高弹性模量的金合金能够降低瓷层及残余牙本质领的最大主应力和Von Mises应力峰值,防止瓷层破折碎裂;而弹性模量最低的普通复合树脂则正好相反。其他材料界于两者之间。即铸瓷冠瓷层及残余牙本质领的应力峰值随桩核材料弹性模量的减小而增大。结论:对于行根管治疗术后的无髓牙,进行核桩冠修复时,应采用高弹性模量的桩核材料;如果使用复合树脂核,也应采用高弹性模量的复合树脂。     

应用三维有限元法分析不同基牙材料对上颌中切牙铸造陶瓷全冠碎裂的影响

目的研究三种类型和强度的基牙材料与铸造陶瓷全冠破折碎裂之间的关系。方法应用计算机建立上前牙的三维有限元模型．模拟牙本质、牙髓腔、核桩、陶瓷层等结构。分析在天然齿基牙、Co-Cr合金基牙及复合树脂基牙情况下,铸造陶瓷全冠瓷层内部及残余牙本质的应力分布情况。结果高弹性模量的Co-Cr合金核桩能够降低瓷层及残余牙本质内的应力峰值,防止瓷层破折碎裂;而弹性模量与牙本质相近的复合树脂核桩降低应力峰值的作用不明显。结论对于以活髓牙为基牙的全冠修复,应尽量保存牙髓活力后进行修复;对于行根管治疗术后的无髓牙,进行核桩修复时,宜采用高弹性模量的高熔合金,尽量避免使用弹性模量较小的复合树脂核桩。     

不同桩长对后牙核桩冠牙本质应力的三维有元分析

目的：通过比较不同长度桩的后牙桩核对牙本质应力分布的影响,以探讨后牙桩核修复时合理的桩的长度,从而指导临床进行合理设计。方法：通过磨片法结合数码相机获取断层图片的建模方法,建立了上颌第一磨牙近中腭尖缺损的桩核冠有限元模型,在其上进行加载,分析牙本质的应力大小和分布。结果：用中熔合金桩核修复的上颌第一磨牙近中腭尖缺损的烤瓷冠修复体,在桩长取其腭根根长的1／2,2／3两种不同长度的情况下,其剩余牙本质的Von mises应力,最大主应力,最小主应力的峰值均相同。且牙本质应力分布模式二者也完全一样。结论：中熔合金桩核修复的上颌第一磨牙近中腭尖缺损的烤瓷冠修复体,桩长度在其腭根根长1／2-2／3之间变化时,对其剩余牙本质应力及应力分部模式不产生任何影响。     

不同材料桩核冠系统修复上中切牙后的三维有限元分析

目的研究铸造玻璃陶瓷、铸造金属烤瓷桩核冠系统修复上中切牙后应力分布的规律,为临床工作提供理论参考依据。方法用三维有限元法对不同材质的桩核冠在相同载荷下各组成部分的应力分布差异以及变形进行生物力学分析。结果铸造玻璃陶瓷桩核冠与铸造金属烤瓷桩核冠在相同载荷作用下,前者对上中切牙牙本质产生的应力及整体变形稍大,后者的桩核部分应力稍大,两者的牙骨质、牙周膜和牙槽骨应力相差很小;外冠的材质对牙体应力分布的影响非常小,而桩核的材质对牙体应力的分布有影响;外冠是否存在对计算结果影响很大。结论铸造玻璃陶瓷桩核冠与铸造金属烤瓷桩核冠在相同载荷作用下,对上中切牙的影响非常接近;尽量采用弹性模量较大的材料来制作桩核;用三维有限元法对桩核冠进行的应力分析时不能省略外冠。