不同牙周夾板固定下頜前牙的有限元模型建立及牙周膜應力分布的有限元分析

石雪 張春秋 李新月

臨床上在牙周炎癥得到控制后通常使用牙周夾板來固定松動患牙，以分散力，消除創(chuàng)傷，提高患者的咀嚼功能[1-2],本研究以不同松動度(Ⅰ°、Ⅱ°、Ⅲ°)的牙齒作為研究對象，選用兩種臨床常用的牙周夾板粘接系統(tǒng)Super-Bond C&B和超強纖維復合樹脂(fiber reinforced composite，F(xiàn)RC)，通過三維有限元技術測量不同松動度牙齒的牙周膜內等效應力的變化以及松動牙的位移情況。

1 材料與方法

1.1 研究所需材料和設備

患者的CBCT掃描圖像為原始資料；Mimics軟件(Materialises,Inc.,Belgium)；Geomagic軟件(Geomagic Studio 10，Geomagic公司，美國)；SolidWorks 2014軟件、Abaqus軟件(Dassault Systemes S.A)；Super-Bond C&B(可樂麗，日本)。

1.2 標本來源

1.3 有限元模型的建立

按照DICOM標準進行網上傳輸CBCT掃描圖像，利用Mimics軟件對模型數(shù)據(jù)基本編輯和處理，生成初級的牙周組織幾何模型；之后，將該模型數(shù)據(jù)放到Geomagic軟件中對曲面處理、優(yōu)化并擬合曲面，并加厚0.25 mm生成牙周膜備用模型，將所有曲面模型輸入到SolidWorks中轉化的實體模型(圖 1)，然后導入到有限元分析軟件(ABAQUS)中，使用mesh單元對所有實體模型進行二次四面體網格單元的劃分，最終建立下頜前牙區(qū)的三維有限元模型(圖 1～5),模型的節(jié)點數(shù)為663747，單元數(shù)為408369。

圖 1 帶有曲面片的牙周組織三維有限元模型 圖 2 有限元網格劃分

1.4 有限元模型松動度的驗證

模型松動度判定條件采用臨床對松動患牙的判斷標準，按頰舌向水平移位程度：1 mm為Ⅰ°松動；1～2 mm為Ⅱ°松動；2 mm以上為Ⅲ°松動[3]。經計算機仿真模擬，降低右側下頜中切牙(即目標牙位)頸部牙槽骨部位模型的彈性模量使在唇、舌側水平加載25 N[4]的力后,3 組松動度模型目標牙位的唇、舌位移之和分別為1.0、2.0、2.9 mm，分別滿足了Ⅰ°松動、Ⅱ°松動、Ⅲ°松動的模型假定條件，模型的位移云圖如圖 6?！?br>