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      單翼馬里蘭橋修復(fù)上頜中切牙缺失1例的有限元分析

      2023-02-17 02:58:22初曉陽辛國鋒付建宏于開濤
      武警醫(yī)學(xué) 2023年1期
      關(guān)鍵詞:橋體基牙切牙

      初曉陽,辛國鋒,付建宏,于開濤

      樹脂黏結(jié)固定義齒(resin-bonded fixed dental prostheses,RBFDPs)問世,多用于骨量不足缺失前牙經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方法[1]。RBFDPs是一種微創(chuàng)治療,多用于青少年牙齒缺失中,修復(fù)體容易替換和調(diào)改[2]。馬里蘭橋(Maryland bridge)是RBFDPs的一種,是單個前牙缺失的修復(fù)方式之一[3]。部分上頜中切牙長期缺失的患者局部骨量不足,植骨費用較高、創(chuàng)傷大,治療周期較長,不能接受種植修復(fù),要求固定修復(fù)的同時盡量減少對鄰近牙齒的損傷,可以考慮采用馬里蘭橋進(jìn)行修復(fù)。由于前牙在行使咀嚼功能時會受到側(cè)向扭轉(zhuǎn)力,傳統(tǒng)馬里蘭橋會受到不同方向的扭轉(zhuǎn)力,橋體折斷可能性大。本研究選擇單翼馬里蘭橋修復(fù)對單側(cè)上頜中切牙缺失進(jìn)行修復(fù),對橋體受力進(jìn)行有限元分析(finite element analysis,F(xiàn)EA),為單翼馬里蘭橋修復(fù)的臨床應(yīng)用提供參考。

      1 對象與方法

      1.1 對象 2022-01就診于解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心口腔科1例左上中切牙缺失患者,女,20歲,多年來佩戴彈性義齒??趦?nèi)情況:左上中切牙缺失,曾因正畸治療拔除上下雙側(cè)第一前磨牙,上、下前牙覆蓋較大,無前伸、側(cè)方咬合干擾(圖1)。錐形束CT(CBCT)示21牙缺失區(qū)域唇、腭側(cè)骨板厚度為2 mm,骨量不足(圖2)。修復(fù)方案:數(shù)字化設(shè)計單翼馬里蘭橋(圖3)。

      圖1 患者初始口內(nèi)照片

      圖2 錐形束CT檢查示21缺牙區(qū)骨量

      圖3 數(shù)字化設(shè)計單翼馬里蘭橋

      1.2 上頜中切牙單翼馬里蘭橋三維有限元分析

      1.2.1 三維有限元模型的建立 利用上述患者CBCT數(shù)據(jù)建立三維有限元模型。首先,將DICOM格式CT圖像輸入Mimics10.01軟件,生成msc數(shù)據(jù)文件,通過修改MASK,初步建立上頜中切牙缺失模型。Geomagicstudio8逆向工程軟件(Raindrop公司,美國)以配準(zhǔn)法建立單翼馬里蘭橋?qū)嶓w模型。Mimics軟件STL+功能將建立好的上頜中切牙缺失模型、單翼馬里蘭橋?qū)嶓w模型生成STL網(wǎng)格文件,導(dǎo)入ANSYS軟件,網(wǎng)格劃分、計算修改后生成三維有限元模型,共形成754 793個節(jié)點,489 614個實體塊單元。

      1.2.2 模型加載力學(xué)分析 模型中各種組織材料均假設(shè)為連續(xù)均質(zhì)的各向同性線彈性材料,受力時模型各界面均不產(chǎn)生相互滑動。氧化鋯陶瓷、牙本質(zhì)、頜骨的彈性模量分別為3.2×105MPa,1.86×104MPa及1.37×104MPa,泊松比分別為0.28 μ、0.31 μ、0.3 μ[4]。有限元分析模擬臨床正常咬合情況,加載部位在上頜中切牙舌側(cè)切1/3與中1/3交界處,加載面為長軸平行于近遠(yuǎn)中向的橢圓形,方向與牙長軸相交呈45°,載荷量分別為100 N、150 N、200 N。觀察不同載荷力量下上前牙單翼馬里蘭橋的應(yīng)力分布。

      2 結(jié) 果

      2.1 三維有限元模型 根據(jù)上述建立方法,成功建立上頜中切牙單翼馬里蘭橋三維有限元模型(圖4A)。

      2.2 模型加載力學(xué)分析 在與牙長軸相交呈45°分別加載100、150、200N力量情況(圖4B),模擬正常咬合情況下上頜中切牙單翼馬里蘭橋的應(yīng)力分布(圖4C~E)。上頜中切牙單翼馬里蘭橋不同載荷下的應(yīng)力分布趨勢相似,應(yīng)力集中于橋體與天然牙切端交界處及加載點。隨著載荷增加,各部位的等效應(yīng)力相應(yīng)增加,加載點及切端交界處尤為明顯。載荷為100N時,馬里蘭橋橋體最大應(yīng)力為67.68 MPa,載荷為150 N時,馬里蘭橋橋體最大應(yīng)力為101.53 MPa,載荷為200 N時,馬里蘭橋橋體最大應(yīng)力為135.37 MPa。

      圖4 上頜中切牙單翼馬里蘭橋三維有限元分析

      3 討 論

      3.1 馬里蘭橋的應(yīng)用 馬里蘭橋,主要以黏接方式保留固定局部義齒,用于前牙缺失的修復(fù)。使用全冠修復(fù)時,備牙時會去除大量牙體組織,可能會損傷鄰近牙齒牙髓,增加對健康牙齒的損傷及患者的不適。馬里蘭大學(xué)的教員提出馬里蘭橋修復(fù)單個前牙缺失[5],在將備牙量降到最低的前提下,恢復(fù)美觀要求。根據(jù)文獻(xiàn)[6]報道,RBFDPs治療成功率為59%~100%。在一項系統(tǒng)回顧研究中,RBFDPs在中期觀察中顯示可接受的口內(nèi)成功率為87.7%[7]。導(dǎo)致RBFDPs失敗的原因主要有:修復(fù)體脫落[8]、基牙繼發(fā)齲齒[9]和固位體斷裂[10],其中修復(fù)體脫落是最常見的[8]。因此,RBFDPs的成功率取決于基牙預(yù)備設(shè)計、修復(fù)材料的機(jī)械性能和黏接質(zhì)量[11]。前牙RBFDPs設(shè)計基牙有一顆(懸臂)、兩顆(雙端固定)或多顆[12]。兩端固位RBFDPs比懸臂式RBFDPs有更高的折斷率,懸臂設(shè)計相比兩端固位RBFDPs有更好的性能,口內(nèi)存留成功率分別為94.4%和67.3%,懸臂設(shè)計可以更好地抵抗由于咬合力引起的修復(fù)體脫落[13]。不同研究中懸臂設(shè)計RBFDPs的成功率都較高,Saker等[14]報道5年成功率為90%,Sailer等[15]報道6年成功率為100%,Sasse等[16]報道5年成功率為100%。隨著黏結(jié)劑強(qiáng)度、修復(fù)材料強(qiáng)度的進(jìn)步及患者對微創(chuàng)及舒適快捷口腔治療的要求,懸臂RBFDPs也是前牙缺失的一種治療選擇。

      針對本例患者,我們選擇了單翼馬里蘭橋進(jìn)行上頜中切牙修復(fù),屬于懸臂RBFDPs設(shè)計,患者骨量條件差,需行植骨后再進(jìn)行種植修復(fù),而單翼馬里蘭橋充分減少牙體預(yù)備量,減少該患者創(chuàng)傷和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),縮短修復(fù)周期,在最短時間內(nèi)取得良好而穩(wěn)定的最終美學(xué)修復(fù)效果。

      3.2 單翼馬里蘭橋適應(yīng)證 單翼馬里蘭橋合適的基牙必須具備以下條件:(1)牙體、牙周健康的鄰牙,舌側(cè)有足夠的釉質(zhì)黏接面積;(2)頜間距離滿足固位翼的空間(前牙有足夠量的覆、覆蓋距離);(3)有合適的軟組織確保橋體恢復(fù)正常的牙齒切端到牙齦的長度。

      隨著黏結(jié)技術(shù)的不斷進(jìn)步,單翼全瓷黏接橋更具優(yōu)勢。單翼黏接橋減少了因基牙間的不同動度造成的黏接劑層的應(yīng)力集中,脫膠率較雙端黏接橋低。雙端黏接馬里蘭橋在口內(nèi)會受到多重方向應(yīng)力的長期作用,如果兩側(cè)基牙受力不平衡,更容易產(chǎn)生剪切力及扭矩,使較薄弱的一側(cè)翼板發(fā)生脫落,最終導(dǎo)致修復(fù)失敗。如果單側(cè)翼板脫落,修復(fù)體仍可存留于患者口內(nèi),脫落側(cè)基牙發(fā)生繼發(fā)齲的風(fēng)險將大大增加。

      3.3 單翼馬里蘭橋有限元分析 有限元分析可以將復(fù)雜的口腔系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)據(jù)模型,將口腔結(jié)構(gòu)模型離散為有限單元,獨立分析每個單元的力學(xué)屬性和特征,然后再進(jìn)行整合,估算出整體模型的力學(xué)屬性,快速有效地解決口腔系統(tǒng)復(fù)雜的生物力學(xué)問題[17],是全瓷冠橋、瓷貼面等應(yīng)力分析常用的方法[18]。在口腔修復(fù)研究中,有限元分析用來評估黏結(jié)修復(fù)體和機(jī)械應(yīng)力模式[19],以及修復(fù)體脫落原因,以研究應(yīng)力在不同的牙齒重建系統(tǒng)中的分布,或驗證固定修復(fù)體的抗斷裂能力[20],還可以評估不同修復(fù)材料的生物力學(xué)行為和應(yīng)力分布[21],同時模擬口腔的臨床狀況,如牙齒結(jié)構(gòu)的改變、牙尖的傾斜以及根管治療和未治療牙齒之間的抗壓強(qiáng)度的比較[22]。Yokoyama等[23]采用有限元法進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),樹脂黏結(jié)劑力學(xué)性能差異導(dǎo)致RBFDPs與基牙之間黏結(jié)界面的應(yīng)力分布不同,樹脂黏結(jié)劑的性能會影響RBFDPs的安全性和使用年限。Toman等[24]證實,與使用單一固位基牙的RBFDPs相比,使用兩個固位基牙的樹脂黏接固定局部義齒出現(xiàn)并發(fā)癥(橋體脫落或斷裂)概率更高,提示使用單一固位基牙可以防止固位體和橋體之間界面的應(yīng)力集中。該研究所用的模型是側(cè)切牙,本研究模型為中切牙,是單翼馬里蘭橋修復(fù)前牙缺失相關(guān)研究的進(jìn)一步補充。

      本研究設(shè)計利用單翼馬里蘭橋?qū)蝹€上頜中切牙缺失進(jìn)行修復(fù),發(fā)現(xiàn)不同載荷下的橋體的應(yīng)力分布趨勢相似,應(yīng)力集中于橋體與天然牙切端交界處及加載點。研究結(jié)果提示,使用單翼馬里蘭橋時,應(yīng)盡量減少橋體與對頜牙的咬合接觸,加強(qiáng)橋體與天然牙切端交界處的橋體強(qiáng)度及黏結(jié)強(qiáng)度,以提高馬里蘭橋受力能力及成功率。

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