不同倒凹深度的鑄造三臂卡環(huán)在使用過程中基牙牙周膜所受的應(yīng)力大小研究

于 波， 孫樹宏， 佟英杰， 郭 寅， 趙 異

（河北省承德市口腔醫(yī)院， 河北 承德 067000）

不同倒凹深度的鑄造三臂卡環(huán)在使用過程中基牙牙周膜所受的應(yīng)力大小研究

于 波， 孫樹宏， 佟英杰， 郭 寅， 趙 異

（河北省承德市口腔醫(yī)院， 河北 承德 067000）

目的：探究對不同倒凹深度的義齒在取戴時(shí)的基牙牙周膜所受應(yīng)力大小。方法：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為下頜第一磨牙缺失，以第二磨牙、第二前磨牙為基牙的活動(dòng)義齒修復(fù)，根據(jù)卡環(huán)進(jìn)入倒凹的深度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，建立各組下頜第一磨牙的有限元模型，在義齒橋體中部部位實(shí)施動(dòng)態(tài)位移載荷，以模擬推拉卡環(huán)的方法摘取義齒，計(jì)算在義齒摘取過程中各基牙牙周膜的應(yīng)力變化。結(jié)果：義齒取戴時(shí)，卡環(huán)的就位力顯著低于脫位力（P＜0.05）；磨牙牙周膜產(chǎn)生的應(yīng)力較前磨牙明顯要小（P＜0.05）；卡環(huán)固位力、脫位力以及取戴時(shí)牙周膜所受應(yīng)力與倒凹深度呈指數(shù)正相關(guān)；在同一倒凹深度上，磨牙卡環(huán)固位力＞前磨牙卡環(huán)的固位力（P＜0.05）。結(jié)論：義齒脫位時(shí)的載荷＞就位時(shí)的載荷，在義齒取戴過程中，基牙牙周膜應(yīng)力、就位力、脫位力與倒凹深度呈正相關(guān)，磨牙牙周膜受到的應(yīng)力要＜雙尖牙，脫位時(shí)牙周膜應(yīng)力要＞就位時(shí)。

基牙牙周膜應(yīng)力； 不同倒凹深度； 義齒取戴

卡環(huán)作為一種直接固位體，可顯著提高義齒的固位力，是可摘局部義齒行使良好咀嚼功能、達(dá)到理想修復(fù)效果的必要條件?？ōh(huán)的固位力隨倒凹深度的增加而變大，但在摘戴過程中，基牙所受的應(yīng)力也越大，而影響卡環(huán)的使用壽命，同時(shí)也會(huì)影響基牙的健康。現(xiàn)筆者對不同倒凹深度的義齒在取戴時(shí)基牙牙周膜所受應(yīng)力大小進(jìn)行探究。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為下頜第一磨牙缺失，以第二磨牙、第二前磨牙為基牙的活動(dòng)義齒修復(fù)，根據(jù)卡環(huán)進(jìn)入倒凹的深度分為：0.25mm、0.30mm、0.35mm、0. 40mm、0.45mm、0.50mm，在基牙上改變卡環(huán)放置的卡環(huán)深度，建立各組下頜第一磨牙的有限元模型。

1.2 三維有限元模型

1.2.1 基牙有限元模型的建立：選擇1名健康成年男性，其牙齒排列整齊，無明顯牙齒形態(tài)義齒，牙體大小接近我國人牙體統(tǒng)計(jì)平均值，通過CBCT對下頜牙列進(jìn)行斷層掃描，將形成的斷面圖像導(dǎo)入醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中，之后轉(zhuǎn)換成二維CT圖像，通過三維重建功能形成牙體幾何實(shí)體模型。

1.2.2 卡環(huán)模型的建立：由于CT掃描截面垂直于下頜前磨牙，在有限元模型上，基牙的牙長軸即代表Z軸，采用MARC軟件讓基牙沿Z軸旋轉(zhuǎn)一周，即獲得義齒就位道平行于牙長軸時(shí)基牙的觀測線。卡環(huán)臂的的前1/3位于基牙的近缺隙側(cè)；卡環(huán)臂的中1/3位于觀測線中1/3與基牙遠(yuǎn)缺隙側(cè)1/3交點(diǎn)處垂直向下的倒凹區(qū)，確定倒凹從 0.10mm、0.15mm、0.20mm、0. 25mm、0.30mm及0.35mm。在基牙遠(yuǎn)缺隙側(cè)1/3的倒凹區(qū)牙面上，確定倒凹為0.25mm、0.30mm、0.35mm、0. 40mm、0.45mm和0.050mm，作為卡環(huán)臂尖端的最大倒凹深度。將相應(yīng)各點(diǎn)連接起來形成一條較為平緩、圓滑的卡環(huán)臂的下緣線，即卡環(huán)的有限元模型。

1.2.3 基牙牙周膜幾何模型的建立：建模寬度選擇0. 2mm的牙周膜寬度，將牙根向外均勻擴(kuò)展形成牙周膜三維模型。

1.2.4 導(dǎo)入三維幾何模型：在MAC軟件中，確保牙面與卡環(huán)臂組織面為同一界面，得到牙面單元邊界線與卡環(huán)臂組織面中心線相交的連線。按北京航空大學(xué)教研室編寫的程序［1］，建立局部坐標(biāo)系，以Y軸為中心線向量，通過向量的叉積計(jì)算，確定法向向量（Z軸）和X軸，從而得到卡環(huán)的截面，設(shè)計(jì)卡環(huán)臂的寬/厚，用自編的子程序建立卡環(huán)截面的節(jié)點(diǎn)，將以上數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件，得到卡環(huán)固位臂的三維實(shí)體模型，將實(shí)體模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入MARC中，采用八節(jié)點(diǎn)六面體單元對模型進(jìn)行人工網(wǎng)絡(luò)劃分，可獲得三維有限元模型。

1.3 實(shí)驗(yàn)假設(shè)和實(shí)驗(yàn)加載條件：假設(shè)模型為各向同性、連續(xù)均勻的線彈性材料。基牙牙根給予剛性約束，基牙與卡環(huán)體部緊密接觸，模擬動(dòng)態(tài)義齒摘戴，在義齒橋體中部部位實(shí)施動(dòng)態(tài)位移載荷，設(shè)計(jì)載荷速度為3mm/s，分60個(gè)步驟加載，卡環(huán)與基牙的摩擦系數(shù)設(shè)為0.2，以模擬推拉卡環(huán)的方法摘取義齒，計(jì)算在義齒摘取過程中各基牙牙周膜的應(yīng)力變化［2］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法：采用SPASS15.0軟件分析及處理數(shù)據(jù)，以P＜0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以（ˉx±s）表示計(jì)量資料，組間以t檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 義齒就位和脫位時(shí)的最大載荷：卡環(huán)固位力和脫位力與倒凹深度呈指數(shù)正相關(guān)，且卡環(huán)的就位時(shí)載荷要明顯低于脫位力（P＜0.05），見表1。

表1 義齒就位和脫位時(shí)的最大載荷（n）

2.2 同一倒凹深度不同基牙的卡環(huán)固位力情況：在同一倒凹深度上，磨牙卡環(huán)固位力大于前磨牙卡環(huán)的固位力（P＜0.05），見表2。

表2 同一倒凹深度不同基牙的卡環(huán)固位力情況

2.3 義齒取戴時(shí)牙周膜應(yīng)力變化：倒凹深度越大，則基牙牙周膜受到的應(yīng)力則越大，二者呈指數(shù)正相關(guān)。另外就位時(shí)磨牙牙周膜產(chǎn)生的就位時(shí)、脫位時(shí)的應(yīng)力較前磨牙要?。╰雙尖牙與磨牙就位=7.708，t雙尖牙與磨牙脫位=10.814均P＜0.05），雙尖牙及磨牙脫位時(shí)，牙周膜應(yīng)力明顯大于就位時(shí)（t雙尖牙脫位與就位=6.064，t磨牙脫位與就位=3.191，均P＜0.05），見表3。

表3 義齒取戴時(shí)牙周膜應(yīng)力變化

3 討 論

3.1 三維有限元模型的建立：關(guān)于牙頜系統(tǒng)的有限元模型建立，國內(nèi)外學(xué)者的研究報(bào)道諸多，建模的方法亦日漸成熟，日本學(xué)者用圓柱形代表下頜第二前磨牙，在圓柱形上建立卡環(huán)的有限元模型，本實(shí)驗(yàn)中使用CBCT掃描圖像，再與三維重建軟件結(jié)合起來，建立含不同倒凹深度的卡環(huán)、基牙、牙周膜、義齒三維有限元模型。通過該有限元模型，可模擬基牙取戴時(shí)的受力情況，了解卡環(huán)在不同倒凹深度取戴時(shí)的最大載荷及基牙牙周膜的應(yīng)力變化。

3.2 卡環(huán)固位力與義齒的關(guān)系：本實(shí)驗(yàn)對不同倒凹深度卡環(huán)固位力和脫位力進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)卡環(huán)固位力和脫位力與倒凹深度呈指數(shù)正相關(guān)，且卡環(huán)的就為力顯著低于脫位力（P＜0.05），這與臨床實(shí)踐相吻合，因此在臨床試戴義齒時(shí)，在感覺就位困難時(shí)，切勿強(qiáng)行戴入義齒，否則導(dǎo)致義齒取出困難或無法取出?？ōh(huán)的固位力主要來自卡環(huán)與基牙表面的摩擦力，卡環(huán)臂在脫位力作用下而向脫位方向有移動(dòng)趨勢，而脫位力受到基牙牙面與卡環(huán)臂之間摩擦力的阻礙，直至脫位力大小超過摩擦力，卡環(huán)就會(huì)移動(dòng)［3］。卡環(huán)臂由于呈弧形包繞基牙，較長卡環(huán)臂因與牙面接觸范圍大，使牙面與卡環(huán)臂間的摩擦力增大，使固位力也相對增大。下頜第二磨牙的牙體相比于前磨牙要大，其卡環(huán)臂環(huán)繞的路線也較長，使位于基牙倒凹區(qū)的卡環(huán)臂相對增長，最大靜摩擦力較大，故需要較大的脫向力才能使卡環(huán)移動(dòng)，即取出義齒時(shí)最大的脫位載荷大，因此本研究發(fā)現(xiàn)，在同一倒凹深度上，磨牙卡環(huán)固位力大于前磨牙卡環(huán)的固位力（P＜0.05），與文獻(xiàn)報(bào)道一致［4］。

在鑄造三臂卡環(huán)中，卡環(huán)的固位力應(yīng)與基牙條件相匹配，一副義齒的固位力總力量應(yīng)以前磨牙3.43～4.41N（350g～450g），磨牙以4.90～5.88N（500～600g）為宜，張夫波等［5］認(rèn)為可摘局部義齒中卡環(huán)固位力應(yīng)以500g為宜。若基牙倒凹深度較淺，卡環(huán)臂的彈性卡抱作用較弱而不能獲得足夠的固位力，若基牙倒凹過深，基牙所受到的側(cè)向力較大，易損傷牙周組織，甚至卡環(huán)臂的彈性延展超過其自身的彈性極限，造成卡環(huán)臂的疲勞折斷或永久變形，固位力反而減小。本研究中，前磨牙0.45mm倒凹深度時(shí)，卡環(huán)平均固位力為4. 6541N，磨牙0.45mm倒凹深度時(shí)卡環(huán)固位固位力為4. 7256N，在各組中均最為接近500g的固位力，因此筆者認(rèn)為磨牙及前磨牙卡環(huán)的最適宜倒凹深度為0. 45mm，臨床在選擇最適宜倒凹深度時(shí)，還應(yīng)考慮到基牙所能承受的側(cè)向力大小及基牙牙周情況，在考慮多個(gè)綜合因素下選擇最適宜的基牙倒凹深度。

3.3 不同倒凹深度義齒取戴時(shí)牙周膜的應(yīng)力變化：本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在義齒取戴過程中，倒凹深度越大，則基牙牙周膜受到的應(yīng)力則越大，二者呈指數(shù)正相關(guān)。另外雙尖牙及磨牙脫位時(shí)，牙周膜應(yīng)力明顯大于就位時(shí)（P ＜0.05），磨牙牙周膜產(chǎn)生的應(yīng)力較前磨牙產(chǎn)生的應(yīng)力明顯要?。≒＜0.05），其原因是由于磨牙的牙體要大于前磨牙，相對有更大的牙周膜面積，因此相比于前磨牙能承受的固位力更大，卡環(huán)臂進(jìn)入倒凹深度更大些。

［1］ 胡曉萍，喻靜雯.鑄造三臂卡環(huán)在使用過程中基牙牙周膜的應(yīng)力分析［J］.口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志，2014，15（3）：149 ～152.

［2］ 李玉梅，莫三心，查年寶，等.非貴金屬鑄造卡環(huán)比例極限內(nèi)形變限度的比較研究［J］.實(shí)用口腔醫(yī)學(xué)雜志，2010，26 （6）：751～754.

［3］ 劉穎.金合金、鈷鉻合金鑄造卡環(huán)循環(huán)疲勞實(shí)驗(yàn)對比性研究［D］.中國醫(yī)科大學(xué)（遼寧），2012.

［4］ 祝海霆.鈷鉻合金、純鈦和Vitallium三種材料鑄造卡環(huán)循環(huán)疲勞實(shí)驗(yàn)的研究［D］.中國醫(yī)科大學(xué)，2012.

［5］ 張夫波.隱形卡環(huán)在鍛絲卡環(huán)鑄造部件結(jié)合式義齒中的應(yīng)用探討［J］.現(xiàn)代實(shí)用醫(yī)學(xué)，2011，23（4）：386～387.

1006-6233（2016）08-1314-03

A 【doi】10.3969/j.issn.1006-6233.2016.08.032