兩種附著體義齒支持組織的應(yīng)力比較分析

黃海霞，劉 敏，蘭玉燕，陳 琳

下頜游離多個(gè)后牙缺失常采用可摘局部義齒修復(fù)，傳統(tǒng)的可摘局部義齒存在一些缺點(diǎn)，例如固位穩(wěn)定性不佳；基托面積較大，咀嚼時(shí)口感不好等［1］。使用附著體替代常規(guī)固位體，可以增強(qiáng)義齒穩(wěn)定性，提高咀嚼效率［2-4］。但附著體品種繁多，形式多樣，不同的牙列缺損病例選用不同類型的附著體，所產(chǎn)生的應(yīng)力分布均有所不同，義齒受力傳遞至基牙上的力有所不同，導(dǎo)致牙合力在牙槽嵴和基牙上的分布及傳導(dǎo)方向有所差異。因此本研究通過(guò)建立下頜雙側(cè)游離缺失后采用球帽附著體和栓道式義齒修復(fù)的三維有限元模型，比較分析基牙不同牙周狀況下兩種義齒支持組織的應(yīng)力變化，從而為臨床修復(fù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 建立附著體義齒模型選擇牙列完整咬合關(guān)系正常的成年女性1 名，對(duì)其下頜骨進(jìn)行CT 掃描，將CT圖像導(dǎo)入Mimics10.1 軟件，建立下頜牙列和下頜骨3D 幾何模型，將模型導(dǎo)入Geomagic studio 軟件中進(jìn)行實(shí)體化處理，同時(shí)利用布爾運(yùn)算功能建立前磨牙的牙周膜，厚度為0.2mm。在ProENGINEER.Wild fire 3.0軟件中根據(jù)基牙頸部的位置建立基牙牙體預(yù)備后的模型和牙冠模型，根據(jù)2.5mm標(biāo)準(zhǔn)型球帽附著體和栓道式附著體的形狀和大小分別建立附著體的陽(yáng)極、陰極和彈性部分；根據(jù)下頜骨缺牙區(qū)牙槽嵴的形態(tài)，分別建立厚度為0.25mm的義齒基托和人工牙（圖1～4）。

圖1 球帽附著體義齒固位體

圖2 球帽附著體義齒實(shí)體模型

圖3 栓道式附著體義齒基托

圖4 栓道式附著體義齒固位體

1.2 網(wǎng)格劃分和賦材質(zhì)采用10節(jié)點(diǎn)四面體單元自動(dòng)配合手動(dòng)劃分網(wǎng)格。模型中所涉及的各類組織和材料均假設(shè)為連續(xù)的、均質(zhì)的、各向同性的線彈性材料，有關(guān)材料的彈性模量和泊松比，見(jiàn)表1［5-7］。

表1 模型中各組成部分的材料特性

1.3 邊界條件與載荷定義在下頜角及升支后緣進(jìn)行固定約束。正常人日常咀嚼食物最大的咀嚼力為300N［3］,本實(shí)驗(yàn)采用垂直加載于第一前磨牙、第二前磨牙的力各50N,第一、第二磨牙的力各100N，共300N，加載方向與牙長(zhǎng)軸一致，模擬單側(cè)后牙咬合狀態(tài)。

1.4 在MSC.MarcMentat 2005r3軟件中，將以上參數(shù)設(shè)定完成后進(jìn)行運(yùn)算分析。

2 結(jié)果

基牙牙周組織正常時(shí)，球帽附著體義齒加載側(cè)基牙、牙周膜、缺牙區(qū)牙槽嵴和栓道式附著體義齒加載側(cè)基牙、牙周膜、缺牙區(qū)牙槽嵴的Von Mises等效應(yīng)力分布見(jiàn)圖5（A、C、E 為球帽附著體義齒的支持組織，B、D、F 為栓道式附著體義齒的支持組織）。球帽附著體義齒第一前磨牙、第二前磨牙、第一前磨牙牙周膜、第二前磨牙牙周膜的總體應(yīng)力稍大于栓道式附著體義齒，而栓道式附著體義齒缺牙區(qū)牙槽嵴總體應(yīng)力稍大，但其應(yīng)力分布相對(duì)較均勻，應(yīng)力集中范圍小。球帽附著體在第一前磨牙頸部、第二前磨牙近中根尖出現(xiàn)應(yīng)力集中，最大應(yīng)力值分別為19.0801MPa、25.6962MPa。隨著基牙牙周組織不同程度吸收，球帽附著體義齒第一前磨牙頸部應(yīng)力集中區(qū)擴(kuò)大，應(yīng)力值增加較明顯。球帽附著體第一前磨牙牙周膜根尖和第二前磨牙牙周膜根尖及頰側(cè)頸部應(yīng)力也相對(duì)較集中?；姥乐芙M織不同狀況下，球帽附著體義齒的基牙和牙周膜的最大Von Mises等效應(yīng)力值都大于栓道式附著體，而缺牙區(qū)牙槽嵴的最大Von Mises 等效應(yīng)力值小于栓道式附著體（表2～4）。

圖5 牙周組織正常時(shí)，球帽附著體和栓道式附著體義齒支持組織Von Mises等效應(yīng)力分布云圖

表2 基牙牙周組織不同狀況下球帽附著體義齒和栓道式附著體義齒基牙最大Von Mises等效應(yīng)力值

表3 基牙牙周組織不同狀況下球帽附著體義齒和栓道式附著體義齒牙周膜最大Von Mises等效應(yīng)力值

表4 基牙牙周組織不同狀況下球帽附著體義齒和栓道式附著體義齒缺牙區(qū)牙槽嵴最大Von Mises等效應(yīng)力值

3 討論

本實(shí)驗(yàn)研究的球帽附著體義齒和栓道式附著體義齒都屬于彈性附著體。在遠(yuǎn)中游離端缺失的情況下PA-RPD由天然牙和無(wú)牙區(qū)軟硬組織共同支持，關(guān)于游離端義齒，一些學(xué)者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用彈性或應(yīng)力緩沖式附著體作為RPD 的固位體，以保護(hù)基牙。Besimo 等［8］觀察10例SG 冠外彈性附著體固位的末端游離缺失修復(fù)，結(jié)果表明，基牙的松動(dòng)度下降，5年成功率達(dá)到92%。Ku 等［9］報(bào)道冠外彈性附著體不僅對(duì)基牙垂直向的應(yīng)力具有緩沖作用，也提供了美學(xué)效果，使患者更加滿意。Chun LL 等［10］采用光彈實(shí)驗(yàn)證實(shí)緩沖狀態(tài)（彈性）的附著體可產(chǎn)生最強(qiáng)的應(yīng)力中斷作用；剛性附著體在遠(yuǎn)中基牙上產(chǎn)生最大的應(yīng)力集中，在牙槽嵴上產(chǎn)生最小應(yīng)力。白雪芹等［11］應(yīng)用三維有限元應(yīng)力分析方法研究顯示：用剛性栓道式附著體義齒基牙牙周應(yīng)力值最大。球帽附著體陰性部分一般通過(guò)物理結(jié)合固定在活動(dòng)義齒基托上，能有效緩沖咬牙合力對(duì)基牙的沖擊，從而達(dá)到保護(hù)基牙的目的。栓式附著體由陰性部件（栓道）和陽(yáng)性部件（栓體）構(gòu)成，陰性部件嵌入義齒活動(dòng)部分的支架內(nèi)，陽(yáng)性部件是附著于烤瓷冠外的金屬柱狀體，栓體栓道兩者連接產(chǎn)生的摩擦力提供義齒的固位力。兩種附著體在形態(tài)和結(jié)構(gòu)上差異較大，球帽附著體基牙舌側(cè)未設(shè)置對(duì)抗臂，而栓道式附著體在基牙舌側(cè)有對(duì)抗臂與之相連接［12］。相同的牙列缺損病例選用不同類型的附著體，所產(chǎn)生的應(yīng)力分布均有所不同。如冠內(nèi)與冠外附著體放置在基牙上的位置不同，義齒受力傳遞至基牙上的力有所不同，導(dǎo)致牙合力在牙槽嵴和基牙上的分布及傳導(dǎo)方向有所差異。

基牙牙周組織正常時(shí)，球帽附著體義齒和栓道式附著體義齒的牙合力主要是由基牙和牙槽嵴共同承擔(dān)。球帽附著體義齒基牙、牙周膜、缺牙區(qū)牙槽嵴應(yīng)力分布形式和栓道式附著體義齒基牙、牙周膜、缺牙區(qū)牙槽嵴應(yīng)力分布形式很相似，這可能是由于兩種附著體陽(yáng)極與陰極之間都有彈性軟墊有關(guān)。但由于不同附著體結(jié)構(gòu)的差異，會(huì)導(dǎo)致附著體支持組織應(yīng)力值有一定差異。兩種附著體義齒的主要區(qū)別在于栓道式附著體義齒支持組織應(yīng)力分布相對(duì)較均勻，而球帽附著體在第一前磨牙頸部、第二前磨牙近中根尖出現(xiàn)應(yīng)力集中，隨著基牙牙周組織不同程度吸收，球帽附著體義齒第一前磨牙頸部應(yīng)力集中區(qū)擴(kuò)大，應(yīng)力值增加較明顯。球帽附著體第一前磨牙牙周膜根尖和第二前磨牙牙周膜根尖及頰側(cè)頸部應(yīng)力也相對(duì)較集中。球帽附著體義齒基牙和牙周膜總體應(yīng)力大于栓道式附著體義齒，而栓道式附著體義齒缺牙區(qū)牙槽嵴總體應(yīng)力稍大。這可能是由于栓道式附著體義齒舌側(cè)對(duì)抗臂與牙冠相連抵消了基牙水平向的部分應(yīng)力。可見(jiàn)兩種結(jié)構(gòu)不同的彈性附著體義齒支持組織應(yīng)力大小有一定的差異。游離端缺失修復(fù)的基本原則是使咬牙合力均勻分布在基牙和缺牙區(qū)牙槽嵴上，應(yīng)該使用何種附著體，必須綜合考慮不同患者基牙及其牙周情況、黏膜、牙槽嵴條件等，作出合理選擇。

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