根管治疗后的牙齿仿生修复设计与试验研究

论文摘要

全瓷冠强度高,颜色和层次感强,生物相容性极佳,将逐步取代桩核冠修复,成为21世纪根管治疗后的牙齿修复发展趋势。然而陶瓷材料的脆性仍是制约其发展的致命弱点,承受较大咀嚼力时容易发生形变而发生脆性失效。尤其当剩余牙体组织较少时,应力分散不均,导致牙体折裂。虽然有大量的研究致力于提高全瓷修复体的强度,增加冠修复后剩余牙体组织的抗力,但以上问题并未解决,临床中冠修复后的牙齿依旧容易出现裂纹破损至最终失效,有时裂纹还会牵连至牙根,导致只能全部拔除。如何提高冠修复后的牙齿使用寿命,设计出实用性更强、抗疲劳折裂能力更优的根管治疗后的牙齿修复方案已成为当今口腔修复学发展的主要方向之一。本文的研究依托于试验室在仿生非光滑结构形态领域的研究探索,并根据口腔临床修复的实际情况和全瓷冠修复的实际特点,以人天然牙齿作为研究对象与仿生原型,对其分层结构及牙颈部特殊解剖结构进行探索与研究,获取其优良抗疲劳折裂性能的内在机理,分析釉牙本质界面的非光滑形态及颈部箍效应对天然牙齿抗折裂性能的作用。探讨仿生设计提高全瓷修复体性能的可靠性和可行性,为进一步临床应用提供试验依据。本文首先根据人天然牙齿的分层结构作为试验考察因素,选取完整无磨损的离体上颌第二前磨牙作为标本,经Micro-CT扫描获取图像,应用Mimics、Geomagic Studio和Solidworks建立2层直线型、弧线型、波纹型仿生冠修复的上颌前磨牙模型。同时根据天然牙齿颈部结构特点,设计出颈部缺损的牙齿仿生修复模型。应用ANSYS Workbench进行有限元静力学结构分析,应用FKM进行疲劳模拟分析,通过对冠修复的牙齿冠部、牙体组织等部位的等效应力和疲劳寿命的分析,得到具有分层波纹型仿生冠修复后的牙齿等效应力峰值最小,应力云图分布更为均匀,疲劳寿命更高。而颈部缺损时应用SDR大块树脂颈部修复的牙齿改变了传统修复时应力分布范围,更有利于力的传导,与天然牙齿接近。为验证仿生修复的牙齿抗疲劳折裂性能,本文设计并搭建咀嚼模拟疲劳试验机,对冠部仿生修复的牙齿和颈部仿生修复的牙齿进行了咀嚼模拟疲劳试验和万能试验机抗折能力测试试验,并与常规修复方案进行对比,得到具有分层波纹型仿生冠修复的牙齿断裂载荷最大,断裂模式中出现可修复性冠折的概率更高,颈部缺损时SDR大块树脂颈部仿生修复的牙齿同样表现出最优的力学性能。与前期静力学结构有限元分析和疲劳寿命分析结果一致,即仿生修复的牙齿可有效减缓应力冲击,有利于降低剩余牙体组织的应力集中,提高了牙齿的抗折能力。根据耦合仿生学理论,将界面形态最优的二层波纹仿生冠与材料最优的颈部仿生修复方式耦合,对冠部与颈部耦合仿生修复的牙齿进行了咀嚼模拟疲劳试验和万能试验机抗折能力测试试验,发现耦合仿生修复的牙齿力学性能更接近于天然牙齿,为临床牙齿修复方案的选择提供理论依据。对颈部仿生修复的牙齿进行了微渗漏测试,得出颈部仿生修复的牙齿虽然粘结界面增多,但是并没有影响龈壁的微渗漏情况,SDR大块树脂颈部仿生修复后,牙齿的抗微渗漏能力更强。而颈部仿生耦合二层波纹仿生冠修复的牙齿获得了更优的抗微渗漏能力,延长了修复体的使用寿命。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 牙齿修复研究现状
•     1.2.1 天然牙齿研究现状
•     1.2.2 根管治疗的牙齿修复研究现状
•     1.2.3 牙齿仿生修复的研究现状
•   1.3 存在的问题
•   1.4 本文主要研究内容与技术路线
• 第2章 仿生修复设计及有限元分析
•   2.1 引言
•   2.2 冠部仿生修复设计及有限元分析
•     2.2.1 常规冠三维模型建立
•     2.2.2 仿生冠修复设计
•     2.2.3 仿生冠修复牙齿有限元分析
•   2.3 颈部仿生修复设计及有限元分析
•     2.3.1 颈部仿生修复牙齿三维模型建立
•     2.3.2 颈部仿生修复设计及有限元分析
•   2.4 本章小结
• 第3章 仿生修复牙齿疲劳寿命分析
•   3.1 引言
•   3.2 理论基础
•     3.2.1 疲劳及疲劳寿命
•     3.2.2 疲劳分析方法
•     3.2.3 基于ANSYS结构疲劳分析
•   3.3 仿生冠修复牙齿疲劳寿命分析
•   3.4 颈部仿生修复牙齿疲劳寿命分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 仿生修复牙齿抗折能力试验
•   4.1 引言
•   4.2 咀嚼模拟疲劳试验机的研制
•     4.2.1 咀嚼模拟疲劳试验机的设计背景与意义
•     4.2.2 咀嚼模拟疲劳试验机的搭建
•   4.3 仿生冠修复牙齿咀嚼模拟疲劳及抗折能力试验
•     4.3.1 牙齿样品准备
•     4.3.2 仿生冠修复牙齿咀嚼模拟疲劳试验
•     4.3.3 仿生冠修复牙齿抗折能力试验
•     4.3.4 试验结果与分析
•   4.4 颈部仿生修复牙齿咀嚼模拟疲劳及抗折能力试验
•     4.4.1 样本处理及分组
•     4.4.2 仿生修复牙齿的制作
•     4.4.3 3D打印仿生修复牙齿的制作
•     4.4.4 样本咀嚼模拟疲劳试验
•     4.4.5 颈部仿生修复牙齿抗折能力试验
•   4.5 耦合仿生修复牙齿咀嚼模拟疲劳及抗折能力试验
•     4.5.1 牙齿样品准备
•     4.5.2 耦合仿生修复牙齿咀嚼模拟疲劳试验
•     4.5.3 耦合仿生修复牙齿抗折能力试验
•   4.6 本章小结
• 第5章 仿生修复牙齿抗微渗漏试验
•   5.1 引言
•   5.2 颈部仿生修复牙齿抗微渗漏试验
•     5.2.1 样本处理
•     5.2.2 试验结果与分析
•   5.3 耦合仿生修复牙齿抗微渗漏试验
•     5.3.1 样本处理
•     5.3.2 试验结果与分析
•   5.4 本章小结
• 第6章 结论和研究展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 研究展望
• 参考文献
• 作者简介及攻读博士学位期间的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张红

导师: 丛茜

关键词: 髓腔固位冠,有限元,仿生,抗折,微渗漏,疲劳

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,口腔科学

单位: 吉林大学

分类号: R781.05;Q811

总页数: 129

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