有限元應力分析不同墊底材料在鄰牙面缺損磨牙的髓腔固位冠修復效果

湯英娜，張修銀，王忠華

(1.湖州市第一人民醫(yī)院 口腔科，浙江 湖州 313000；2.上海第九人民醫(yī)院 口腔修復科，上海 200011)

髓腔固位冠是根管治療牙體修復的一種方式，在磨牙缺損中應用廣泛。部分磨牙缺損尤其是低牙齦距、牙冠過短的患者，牙力大、牙齒磨損重、修復體固位力不足，為盡量保存牙體組織，可接受髓腔固位冠修復[1]。臨床發(fā)現，不同的墊底材料存在明顯的生物力學性質差異，對髓腔固位冠的修復效果有一定影響，如牙體斷裂、修復體邊緣密合度差、修復體松動甚至脫落等[2]。本研究分析臨床常見的光固化玻璃離子、流動樹脂、化學固化玻璃離子3種墊底材料，采用有限元應力分析方法探討不同墊底材料在鄰牙面缺損磨牙的髓腔固位冠修復后的生物力學影響，為臨床提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2018年1月—2019年4月湖州市第一人民醫(yī)院口腔科進行髓腔固位冠修復的鄰牙面缺損磨牙患者102例(102顆磨牙)，均使用聚合瓷修復體。納入標準：①年齡≥18歲；②下頜第一磨牙缺損，存在牙鄰面或牙面的缺損或齲壞；③患者在完善根管治療后自愿進行髓腔固位冠修復；④滿足髓腔固位冠修復的適應證[3]，包括：磨牙的牙齦距正常，磨牙重度磨損，磨牙咬合緊，低牙齦距磨牙。排除標準：①嚴重牙周病；②磨牙在基牙預備后存留剩余牙體組織厚度<2.0 mm，無法行髓腔固位冠修復；③磨牙髓腔空間不足，無法提供足夠固位力；④固定橋基牙；⑤根管治療不完善、仍有齲壞癥狀。本研究經醫(yī)院倫理委員會批準，患者簽署知情同意書。102例患者中男58例、女44例，年齡19～63歲、平均(39.24±8.11)歲，根據修復中所使用的墊底材料：光固化玻璃離子41例、流動樹脂33例、化學固化玻璃離子28例。

1.2 有限元應力分析試驗

1.2.1 髓腔固位冠建模 選擇1名患者的下頜第一磨牙，制備光固化玻璃離子、流動樹脂、化學固化玻璃離子3種墊底材料的髓腔固位冠修復體各10顆，進行有限元應力分析試驗。下頜第一磨牙(離體牙，牙冠牙根完整)，通過柯達9500型口腔專用錐體束CT機(瑞典波通儀器公司)掃描。將離體牙固定于圓柱形塑料試管內，探頭360度掃描一周，獲得斷層圖像DICOM格式數據，將數據導入MIMICS 10.0軟件內(比利時Meterialise醫(yī)療軟件公司)。進行牙體形態(tài)的三維重建，根據牙體組織的牙釉質層、牙冠與牙本質層、牙髓腔不同密度區(qū)域顯示的不同的灰度值，重建相應區(qū)域的三維形態(tài)，生成3D模型。將上述數據文件導入Geomagic Studio 12軟件(Geomagic公司)，進行牙體模型的繪制與精修。

1.2.2 材料參數 建立下頜第一磨牙髓腔固位冠模型，墊底厚度為0.5 mm。牙體彈性模量參數：牙釉質8.41×104MPa，泊松比0.33；牙本質1.86×104MPa，泊松比0.31；松質骨0.25×103MPa，泊松比0.30；皮質骨1.34×104MPa，泊松比0.30；牙周膜0.69×102MPa，泊松比0.45。光固化玻璃離子0.36×104MPa，泊松比0.35；流動樹脂0.73×104MPa，泊松比0.39；化學固化玻璃離子1.72×104MPa，泊松比0.30。墊底材料、修復體材料及制備均由美國3M公司提供。

1.2.3 有限元分析 采用有限元Ansys Workbench 18.0軟件(美國ANSYS公司)對上述制備好的不同材料的牙體髓腔固位冠進行網格劃分，設定各部位的材料類型和性質，輸入相應的彈性模量和泊松比，劃分網格，設定加載條件，選擇分析指標，輸出結果并進行分析。建立適合生物力學研究的三維有限元分析模型。在填充體、牙釉質、牙本質、墊底層4個部位施加牙齒中央窩面的加載負荷力為300 N。

1.3 臨床口腔修復治療 102例患者共計102顆磨牙，行髓腔固位冠修復?；佳劳瓿筛苤委熀?，分別采用光固化玻璃離子、流動樹脂、化學固化玻璃離子進行墊底填充。去凈墊底材料，確保髓室固位。按照口腔修復流程，印模制取硅橡膠，制備聚合瓷髓腔固位冠修復體。修復體試戴，檢查修復體邊緣密合度、咬合關系等，符合要求后打磨拋光，固化永久黏結。

1.4 觀察指標

1.4.1 有限元應力分析試驗結果 比較光固化玻璃離子、流動樹脂、化學固化玻璃離子在填充體、牙釉質、牙本質、墊底層的最大主應力。

1.4.2 臨床效果 修復后1個月，評價不同墊底材料髓腔固位冠修復的效果。優(yōu)：牙體修復邊緣密合度好，修復體無松動脫落，美觀性好；中等：牙體修復邊緣密合度較好，修復體穩(wěn)定性尚可；差：牙體修復邊緣密合度較差，牙齦充血紅腫，修復體松動或牙根斷裂。優(yōu)+中等為合格。

1.4.3 邊緣密合度 修復后6、12個月，檢查患者患牙髓腔固位冠修復體的邊緣密合度等情況。

2 結果

2.1 有限元應力分析試驗結果 3種墊底材料在填充體的最大主應力差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；在牙釉質的最大主應力：光固化玻璃離子>流動樹脂>化學固化玻璃離子，在牙本質的最大主應力：光固化玻璃離子>流動樹脂>化學固化玻璃離子，在墊底層的最大主應力：光固化玻璃離子<流動樹脂<化學固化玻璃離子，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 不同墊底材料髓腔固位冠修復有限元應力分析試驗結果比較

2.2 不同墊底材料髓腔固位冠修復的臨床效果評價 墊底材料化學固化玻璃離子的髓腔固位冠修復合格率(96.43%)略高于光固化玻璃離子(90.24%)和流動樹脂(90.91%)，但差異均無統(tǒng)計學意義(χ2=0.986，P=0.611)。

2.3 隨訪結果 隨訪12個月，3組患者均未見髓腔固位冠修復體脫落、斷裂等情況。3種材料髓腔固位冠修復6、12個月后的邊緣密合度差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 不同材料髓腔固位冠修復的邊緣密合度比較[n(%)]

3 討論

既往研究表示[4]，髓腔固位冠可以有效降低牙體組織應力，降低冠折的可能性，但對修復體及墊底材料的強度要求較高。本研究分析光固化玻璃離子、流動樹脂、化學固化玻璃離子3種墊底材料，采用有限元應力分析方法探討不同墊底材料在鄰牙面缺損磨牙的髓腔固位冠修復后的生物力學影響，結果顯示，3種墊底材料在填充體的最大主應力無明顯差異；在牙釉質、牙本質的最大主應力上，光固化玻璃離子>流動樹脂>化學固化玻璃離子，而在墊底層的最大主應力上，光固化玻璃離子<流動樹脂<化學固化玻璃離子。這與閆瑛等[5]研究報道相符。分析原因：化學固化玻璃離子在3種墊底材料中的彈性模量最大，使用該材料墊底時，對牙體組織即牙釉質和牙本質的應力最小，對墊底層的應力最大。墊底材料的彈性模量與牙本質所承受應力值呈負相關，墊底材料的彈性模量越接近牙本質的彈性模量，牙本質所承受應力值越小，應力分布越均勻[6]。墊底材料的彈性模量越大，在同等咬合力作用下，墊底層首先承壓，分解了一部分應力，傳導至下方牙釉質和牙本質的應力就減小?；瘜W固化玻璃離子的彈性模量與牙本質的彈性模量最為接近，承受的應力和變形時相一致，應力越能夠分散，從而避免了應力過于集中導致牙體組織受損、出現裂痕、折斷[7-8]。

國外多項研究表示[9-10]，光固化玻璃離子、流動樹脂、化學固化玻璃離子均具有良好的邊緣密合度、修復體滲漏小、良好的抗折性能。本研究發(fā)現，3種墊底材料的髓腔固位冠修復的合格率，修復6、12個月后的邊緣密合度雖然在統(tǒng)計學上的比較無顯著性差異，但可以發(fā)現化學固化玻璃離子的修復效果略好。張潔[11]研究分析兩種材料修復老年人根面齲的療效，也發(fā)現化學固化玻璃離子的修復效果較好，固化玻璃離子對牙髓刺激性很小，若牙本質厚度大于0.1 mm時幾乎無刺激作用。這可能與墊底材料的生物力學性能有一定關聯。有研究[12-13]表示，彈性模量高的化學固化玻璃離子對牙體組織的應力作用小，更能保護牙體組織，對修復體長期穩(wěn)固性效果有積極作用。