不同深度楔状缺损的应力分析

关键词：楔状缺损

　　［摘要］  目的：研究不同深度的楔状缺损及其尖部牙体组织的应力分布。方法：建立下颌第一前磨牙模式图，选择4种不同深度的楔状缺损，应用二维有限元应力分析法，对楔状缺损及其尖部进行应力分析。结果：随着楔状缺损深度的增加，缺损应力呈增高的趋势。结论：楔状缺损对牙体破坏的速度是逐渐加快的，临床上应尽早对楔状缺损进行充填修复。

　　［关键词］  深度  楔状缺损  应力

    楔状缺损的病因较多，颊颈部应力集中是其原因之一，但不同深度的楔状缺损应力比较还未见报道。本研究通过二维有限元应力方法、分析、比较不同深度的楔状缺损的生物力学特征，为临床治疗提供理论依据。

　　1  材料与方法

　　1.1  有限元模型的建立  根据皮昕有关数据，建立下颌第一前磨牙颊舌向剖面模式图，见图1。牙冠颊舌向最大宽度为8 mm，牙颈部宽度为7 mm，髓腔壁厚度设计为2.5 mm，髓腔宽度为2 mm，牙冠高度为6 mm 颈部釉质厚度为0.5 mm，牙合面釉质厚度为2 mm，选定断面全部节点，在数字化仪上进行数字化处理，得出各节点二维坐标，并将各节点输入计算机，模型中节点数1 890个，单元数为1 850个，采用Super SAP有限元软件（93版），对牙釉质及牙本质进行二维有限元分析，数据结果采用SPSS（9.0）统计软件处理。

　　1.2  模型假设条件及加载条件  边界条件为牙槽骨外周固定约束，材料力学参数见表1［3］，实验中，牙合面加载条件为牙合面垂直集中加载，加载方式为静态载荷，载荷量为100 N。

　　1.3  牙颈部应力分析  选择楔状缺损上缘即釉质端至缺损尖端为应力分析线，定量分析各单元的应力变化，对不同深度的缺损进行应力比较，“－”应力值为压应力，“＋”应力值为拉应力。

　　1.4  模型分组  根据模示图本研究设计四种不同缺损深度，分为以下4组。A组：假设楔状缺损深度为0.5 mm；B组：假设楔状缺损深度为1.0 mm；C组：假设楔状缺损深度为1.5 mm；D组（穿髓组）：假设楔状缺损深度为2.0 mm，深达牙髓腔。

　　图1  下颌第一前磨牙颊舌向模型　略

　　2  结果

　　2.1  楔状缺损模型的最大主应力分布  图2显示分析线各单元的应力值，在每组中缺损尖端的应力最大，远离尖端应力值逐渐降低，近釉质侧其应力值接近零。

　　2.2  各组应力值的比较  经过对每组各单元的统计分析，B组和A组，C组和B组以及D组和C组数据经统计学分析均有显著性差异（P<0.05）。同时从表2数据结果可知：随着楔状缺损深度的增加，缺损应力呈逐渐增高的趋势，见表2。

　　表1  有关材料的力学参数　略

　　表2  楔状缺损及其尖部的牙本质应力比较　略

　　图2  不同深度楔状缺损分析线各单元应力比较　略

　　3  讨论

    1983年Mecoy提出牙颈部的楔状缺损是由于牙体组织应力疲劳的结果；学术界逐渐认识到牙合力对楔状缺损形成所起的重要作用；由于物体的最大应力值分布其表面，临床牙冠在其颈部稍缩一些，故易造成颈部应力集中；加之，牙颈部是由牙本质、牙釉质和牙骨质3种弹性模量不同的硬组织连接部位，也有可能产生应力集中，从而形成缺损；缺损形成后，加重应力集中。

    由于牙合面垂直载荷下，应力集中在牙颈部，而斜向载荷下应力主要集中在牙根部，故本研究采用牙合面垂直载荷。结果表明：缺损尖端应力最大，这可能是楔状缺损"V"状形态形成的原因之一。

    基于牙合力造成牙颈部应力集中区硬组织中发生的应力疲劳损伤（微裂），故牙合力愈大疲劳损伤也愈大；本研究数字显示，随着缺损深度加大，应力水平亦愈大，说明楔状缺损对牙体的破坏速度是逐渐加快的，因此在临床上应尽早对楔状缺损进行充填修复。