不同肩台形态对前牙全瓷冠疲劳特性的影响.docVIP

不同肩台形态对前牙全瓷冠疲劳特性的影响 　　[摘要]目的：分析两种肩台形态设计对前牙全瓷冠疲劳特性的影响，为全瓷冠的临床设计、制作以及使用寿命的评估提供依据。方法：建立上中切牙及其全瓷冠的有限元模型。根据有限元获得的应力、应变结果，使用ANSYS Workbench 13.0软件下研究全瓷冠的循环疲劳特性。结果：载荷在90～130N范围内时，90°肩台在承受94.3N循环载荷时全瓷冠颈部肩台出现疲劳损坏，疲劳循环次数为1.95×107次；135°凹形肩台承受110N循环载荷时全瓷冠颈部肩台出现疲劳损坏，疲劳循环次数为2.18×107次。结论：在临床进行全瓷冠修复时应尽量采用135°凹形肩台设计，同时注意合理调整牙合力，从而提高全瓷冠的疲劳寿命。 　　[关键词]全瓷冠；肩台形态；疲劳 　　[中图分类号]R783 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2013）07-0765-04 　　随着人们对审美需求的不断提高，全瓷修复已经发展成为口腔修复的主要趋势，但全瓷冠的远期修复效果不佳。近年来人们发现牙科陶瓷材料存在应力疲劳现象，并且全瓷冠外形设计是影响疲劳抗力的因素之一[1]。本项研究拟通过建立上颌中切牙和全瓷冠（IPS Empress 2）的三维有限元模型，分别设计不同形态的颈部肩台，模拟前牙循环咬合过程，分析不同肩台形态的全瓷冠（IPS Empress 2）受力状态和循环疲劳特性，为全瓷冠（IPS Empress 2）的临床设计、制作和修复效果评估提供依据。 　　1 材料和方法 　　1.1软件：LL OPTIPL EX GX260商用台式机（处理器Intel Pentium Ⅳ2.0G，内存容量1GB，硬盘80G，操作系统 Windows 2000 Professional）；Mimics V8.1软件（Materialise，Belgium）；ANSYS Workbench 13.0；Abaqus；Micro-CT（64排螺旋LightSpeed VCT）。 　　1.2型制作：参考中国人上颌第一中切牙的外形测量数据[2]，选择一颗牙齿形态正常、牙齿结构完整、大小接近正常平均值的左上颌中切牙（全长21.7mm、冠长10.7mm、根长11mm），环氧树脂包埋，使用64排螺旋LightSpeed VCT（美国）扫描机进行扫描。通过CT扫描得到左上颌第一中切牙各断层图像，经选择后共获得109张。将CT扫描的图像在CT工作站中转换为.jpg格式，记录并存入计算机。 　　利用Minics软件直接读取.jpg格式的存盘数据，然后依据获得的左上颌第一中切牙CT图像进行预处理。选取扫描图像的边框作为基准标志线，将每幅图像建立一个数据文件，去伪影、降噪，完成左上颌第一中切牙三维实体模型的建立。然后以现有模型为基础，应用Minics软件的剪切功能沿颈缘处按照全瓷冠基牙预备要求制作出基牙及相应的全瓷冠修复后几何模型（剪切后的原有牙冠即做为瓷全冠的形态）。其中咬合面厚度为1.5mm，各轴面厚度为1.0mm，颈部肩台形态分别设计为90°肩台和135°凹形肩台，制备光滑无锐角。将实体模型导入有限元分析软件（ANSYS Workbench 13.0），生成两个左上颌第一中切牙的三维有限元模型，进行网格划分。由于基牙和全瓷冠为独立的两个部分，在进行有限元分析时必须将牙体与全瓷冠两者组合起来。根据全瓷冠与基牙粘固的实际情况，本项研究定义两者接触关系，将全瓷冠组织面和基牙预备后粘接面连接在一起，模拟两者粘固。90°肩台基牙有限元模型为80622个节点、54089个单元；全瓷冠有限元模型为76228个节点、49943个单元。135°凹形肩台基牙有限元模型为51892个节点、33666个单元；全瓷冠有限元模型为62986个节点、42080个单元（如图1～4）。 　　1.3加载条件：有限元模型左上颌中切牙牙冠切缘中点为坐标原点，切缘在Y轴上，切端与根尖位于Y、Z轴构成的平面内，对牙根部牙周膜附着区域在X、Y、Z 3个方向上进行位移和旋转约束。受力分析时参考口腔解剖生理学正常牙合力进行加载[5]。全瓷冠舌面中1/3和切1/3交界处分别施加不同静态载荷，加载方向与X、Z方向成45°，即加载方向与牙齿长轴呈45°模拟牙尖交错牙合时前牙正常咬合关系，分析全瓷冠不同肩台形态受的等效应力分布状况。 　　1.4疲劳特性分析：将两个全瓷冠有限元模型及其受力分析结果分别导入ANSYS Workbench 13.0（美国），分别对导入模型进行疲劳特性分析。 　　1.4.1全瓷冠受力分析：对两个模型分别施加120N载荷，分析不同肩台形态全瓷冠肩台处受力情况。 　　1.4.2牙合力与不同肩台形态全瓷冠疲劳寿命的关系：调整有限元模型的载荷，即分别以90