种植修复义齿和天然邻牙生物力学的三维有限元分析

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目的:采用三维有限元软件,建立完整的天然后牙列模型、同时存在种植牙和天然牙的混合修复后牙列模型和牙槽骨模型,在相同载荷的作用下,计算牙列中牙的动度和牙槽骨的应变分布,分析种植牙的植入对天然邻牙生物力学行为产生的影响,从而初步探讨种植修复术后出现邻接触丧失这一并发症的颌力因素相关的发生机制。材料与方法:将人口腔CBCT图像数据导入Mimics软件中建立天然牙和颌骨的模型,通过Geomagic Studio软件将以上模型、种植体及上部支持结构的模型分别进行曲面精修后导入Solid Works软件中剪裁去除多余部分,最终得到种植义齿恢复单颗磨牙缺失的右下颌混合修复后牙列3D模型、右下颌完整的天然后牙列3D模型。最后将上述模型在ANSYS软件中进行组装、赋予材料属性、划分模型网格、施加约束载荷等步骤,分析完整天然牙列与同时存在种植牙及天然牙的混合修复牙列中牙齿的位移方向和大小,牙槽骨的应变分布和近远中牙槽骨应变值大小,从而分析种植义齿的植入对天然邻牙生物力学行为产生的改变。结果:(1)在相同方向和大小的载荷下,天然牙的生理动度明显大于种植义齿的生理动度,第二前磨牙向近中产生位移,第二磨牙向远中产生位移;混合修复后牙列中的第二前磨牙向近中位移的幅度以及第二磨牙向远中位移的幅度均大于完整天然后牙列中对应的天然牙的近/远中移动幅度。(2)在咬合力作用时,混合修复后牙列中的第二前磨牙与种植义齿之间产生间隙,并且该间隙大于完整天然牙列中的第二前磨牙与第一磨牙之间产生的间隙;混合修复后牙列中的种植义齿与第二磨牙之间产生的间隙也大于天然后牙列中的第一磨牙和第二磨牙之间产生的间隙。(3)在混合修复后牙列中,第二前磨牙近中侧周围骨组织的等效应变值显著高于远中侧,而第二磨牙近中侧周围骨的等效应变值则低于远中侧;在完整天然后牙列中,第二前磨牙和第二磨牙的近中侧周围骨组织的等效应变值均高于远中侧。此外,混合修复牙列中第二前磨牙近远中周围骨的应变差值大于完整天然牙列中的第二前磨牙近远中周围骨应变差值。结论:(1)咀嚼力作用下,种植义齿的存在使其近中天然邻牙向近中位移的趋势增大;并且使种植义齿远中天然邻牙向远中位移的趋势也增大。(2)咀嚼力作用下,种植义齿的存在使其近中天然邻牙的近中侧周围骨的应变值更大于远中侧周围骨的应变值;种植义齿的植入使其远中天然邻牙的近中侧周围骨应变值小于远中侧应变值。(3)在近远中向上,咀嚼力作用于完整天然后牙列时,对天然牙均产生近中向的分力;但植入种植义齿后,牙列的生物力学行为发生改变,相同的咀嚼力将对种植牙近中天然邻牙产生更大的近中向分力,而对种植牙远中天然邻牙却产生远中向的分力,从而促使种植牙近中天然邻牙产生近中向的生理性移动,而种植牙远中天然邻牙产生远中向的生理性移动,这可能是种植义齿发生邻接触丧失的相关机制之一。
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