不同倒凹深度的铸造三臂卡环在使用过程中基牙牙周膜所受的应力大小研究

于 波， 孙树宏， 佟英杰， 郭 寅， 赵 异

（河北省承德市口腔医院， 河北 承德 067000）

不同倒凹深度的铸造三臂卡环在使用过程中基牙牙周膜所受的应力大小研究

于 波， 孙树宏， 佟英杰， 郭 寅， 赵 异

（河北省承德市口腔医院， 河北 承德 067000）

目的：探究对不同倒凹深度的义齿在取戴时的基牙牙周膜所受应力大小。方法：实验设计为下颌第一磨牙缺失，以第二磨牙、第二前磨牙为基牙的活动义齿修复，根据卡环进入倒凹的深度进行实验分组，建立各组下颌第一磨牙的有限元模型，在义齿桥体中部部位实施动态位移载荷，以模拟推拉卡环的方法摘取义齿，计算在义齿摘取过程中各基牙牙周膜的应力变化。结果：义齿取戴时，卡环的就位力显著低于脱位力（P＜0.05）；磨牙牙周膜产生的应力较前磨牙明显要小（P＜0.05）；卡环固位力、脱位力以及取戴时牙周膜所受应力与倒凹深度呈指数正相关；在同一倒凹深度上，磨牙卡环固位力＞前磨牙卡环的固位力（P＜0.05）。结论：义齿脱位时的载荷＞就位时的载荷，在义齿取戴过程中，基牙牙周膜应力、就位力、脱位力与倒凹深度呈正相关，磨牙牙周膜受到的应力要＜双尖牙，脱位时牙周膜应力要＞就位时。

基牙牙周膜应力； 不同倒凹深度； 义齿取戴

卡环作为一种直接固位体，可显著提高义齿的固位力，是可摘局部义齿行使良好咀嚼功能、达到理想修复效果的必要条件。卡环的固位力随倒凹深度的增加而变大，但在摘戴过程中，基牙所受的应力也越大，而影响卡环的使用寿命，同时也会影响基牙的健康。现笔者对不同倒凹深度的义齿在取戴时基牙牙周膜所受应力大小进行探究。

1 材料与方法

1.1 实验材料：实验设计为下颌第一磨牙缺失，以第二磨牙、第二前磨牙为基牙的活动义齿修复，根据卡环进入倒凹的深度分为：0.25mm、0.30mm、0.35mm、0. 40mm、0.45mm、0.50mm，在基牙上改变卡环放置的卡环深度，建立各组下颌第一磨牙的有限元模型。

1.2 三维有限元模型

1.2.1 基牙有限元模型的建立：选择1名健康成年男性，其牙齿排列整齐，无明显牙齿形态义齿，牙体大小接近我国人牙体统计平均值，通过CBCT对下颌牙列进行断层扫描，将形成的断面图像导入医学图像处理软件中，之后转换成二维CT图像，通过三维重建功能形成牙体几何实体模型。

1.2.2 卡环模型的建立：由于CT扫描截面垂直于下颌前磨牙，在有限元模型上，基牙的牙长轴即代表Z轴，采用MARC软件让基牙沿Z轴旋转一周，即获得义齿就位道平行于牙长轴时基牙的观测线。卡环臂的的前1/3位于基牙的近缺隙侧；卡环臂的中1/3位于观测线中1/3与基牙远缺隙侧1/3交点处垂直向下的倒凹区，确定倒凹从 0.10mm、0.15mm、0.20mm、0. 25mm、0.30mm及0.35mm。在基牙远缺隙侧1/3的倒凹区牙面上，确定倒凹为0.25mm、0.30mm、0.35mm、0. 40mm、0.45mm和0.050mm，作为卡环臂尖端的最大倒凹深度。将相应各点连接起来形成一条较为平缓、圆滑的卡环臂的下缘线，即卡环的有限元模型。

1.2.3 基牙牙周膜几何模型的建立：建模宽度选择0. 2mm的牙周膜宽度，将牙根向外均匀扩展形成牙周膜三维模型。

1.2.4 导入三维几何模型：在MAC软件中，确保牙面与卡环臂组织面为同一界面，得到牙面单元边界线与卡环臂组织面中心线相交的连线。按北京航空大学教研室编写的程序［1］，建立局部坐标系，以Y轴为中心线向量，通过向量的叉积计算，确定法向向量（Z轴）和X轴，从而得到卡环的截面，设计卡环臂的宽/厚，用自编的子程序建立卡环截面的节点，将以上数据导入UG软件，得到卡环固位臂的三维实体模型，将实体模型数据导入MARC中，采用八节点六面体单元对模型进行人工网络划分，可获得三维有限元模型。

1.3 实验假设和实验加载条件：假设模型为各向同性、连续均匀的线弹性材料。基牙牙根给予刚性约束，基牙与卡环体部紧密接触，模拟动态义齿摘戴，在义齿桥体中部部位实施动态位移载荷，设计载荷速度为3mm/s，分60个步骤加载，卡环与基牙的摩擦系数设为0.2，以模拟推拉卡环的方法摘取义齿，计算在义齿摘取过程中各基牙牙周膜的应力变化［2］。

1.4 数据统计方法：采用SPASS15.0软件分析及处理数据，以P＜0.05，具有统计学意义，以（¯x±s）表示计量资料，组间以t检验。

2 结 果

2.1 义齿就位和脱位时的最大载荷：卡环固位力和脱位力与倒凹深度呈指数正相关，且卡环的就位时载荷要明显低于脱位力（P＜0.05），见表1。

表1 义齿就位和脱位时的最大载荷（n）

2.2 同一倒凹深度不同基牙的卡环固位力情况：在同一倒凹深度上，磨牙卡环固位力大于前磨牙卡环的固位力（P＜0.05），见表2。

表2 同一倒凹深度不同基牙的卡环固位力情况

2.3 义齿取戴时牙周膜应力变化：倒凹深度越大，则基牙牙周膜受到的应力则越大，二者呈指数正相关。另外就位时磨牙牙周膜产生的就位时、脱位时的应力较前磨牙要小（t双尖牙与磨牙就位=7.708，t双尖牙与磨牙脱位=10.814均P＜0.05），双尖牙及磨牙脱位时，牙周膜应力明显大于就位时（t双尖牙脱位与就位=6.064，t磨牙脱位与就位=3.191，均P＜0.05），见表3。

表3 义齿取戴时牙周膜应力变化

3 讨 论

3.1 三维有限元模型的建立：关于牙颌系统的有限元模型建立，国内外学者的研究报道诸多，建模的方法亦日渐成熟，日本学者用圆柱形代表下颌第二前磨牙，在圆柱形上建立卡环的有限元模型，本实验中使用CBCT扫描图像，再与三维重建软件结合起来，建立含不同倒凹深度的卡环、基牙、牙周膜、义齿三维有限元模型。通过该有限元模型，可模拟基牙取戴时的受力情况，了解卡环在不同倒凹深度取戴时的最大载荷及基牙牙周膜的应力变化。

3.2 卡环固位力与义齿的关系：本实验对不同倒凹深度卡环固位力和脱位力进行研究，发现卡环固位力和脱位力与倒凹深度呈指数正相关，且卡环的就为力显著低于脱位力（P＜0.05），这与临床实践相吻合，因此在临床试戴义齿时，在感觉就位困难时，切勿强行戴入义齿，否则导致义齿取出困难或无法取出。卡环的固位力主要来自卡环与基牙表面的摩擦力，卡环臂在脱位力作用下而向脱位方向有移动趋势，而脱位力受到基牙牙面与卡环臂之间摩擦力的阻碍，直至脱位力大小超过摩擦力，卡环就会移动［3］。卡环臂由于呈弧形包绕基牙，较长卡环臂因与牙面接触范围大，使牙面与卡环臂间的摩擦力增大，使固位力也相对增大。下颌第二磨牙的牙体相比于前磨牙要大，其卡环臂环绕的路线也较长，使位于基牙倒凹区的卡环臂相对增长，最大静摩擦力较大，故需要较大的脱向力才能使卡环移动，即取出义齿时最大的脱位载荷大，因此本研究发现，在同一倒凹深度上，磨牙卡环固位力大于前磨牙卡环的固位力（P＜0.05），与文献报道一致［4］。

在铸造三臂卡环中，卡环的固位力应与基牙条件相匹配，一副义齿的固位力总力量应以前磨牙3.43～4.41N（350g～450g），磨牙以4.90～5.88N（500～600g）为宜，张夫波等［5］认为可摘局部义齿中卡环固位力应以500g为宜。若基牙倒凹深度较浅，卡环臂的弹性卡抱作用较弱而不能获得足够的固位力，若基牙倒凹过深，基牙所受到的侧向力较大，易损伤牙周组织，甚至卡环臂的弹性延展超过其自身的弹性极限，造成卡环臂的疲劳折断或永久变形，固位力反而减小。本研究中，前磨牙0.45mm倒凹深度时，卡环平均固位力为4. 6541N，磨牙0.45mm倒凹深度时卡环固位固位力为4. 7256N，在各组中均最为接近500g的固位力，因此笔者认为磨牙及前磨牙卡环的最适宜倒凹深度为0. 45mm，临床在选择最适宜倒凹深度时，还应考虑到基牙所能承受的侧向力大小及基牙牙周情况，在考虑多个综合因素下选择最适宜的基牙倒凹深度。

3.3 不同倒凹深度义齿取戴时牙周膜的应力变化：本实验发现，在义齿取戴过程中，倒凹深度越大，则基牙牙周膜受到的应力则越大，二者呈指数正相关。另外双尖牙及磨牙脱位时，牙周膜应力明显大于就位时（P ＜0.05），磨牙牙周膜产生的应力较前磨牙产生的应力明显要小（P＜0.05），其原因是由于磨牙的牙体要大于前磨牙，相对有更大的牙周膜面积，因此相比于前磨牙能承受的固位力更大，卡环臂进入倒凹深度更大些。

［1］ 胡晓萍，喻静雯.铸造三臂卡环在使用过程中基牙牙周膜的应力分析［J］.口腔颌面修复学杂志，2014，15（3）：149 ～152.

［2］ 李玉梅，莫三心，查年宝，等.非贵金属铸造卡环比例极限内形变限度的比较研究［J］.实用口腔医学杂志，2010，26 （6）：751～754.

［3］ 刘颖.金合金、钴铬合金铸造卡环循环疲劳实验对比性研究［D］.中国医科大学（辽宁），2012.

［4］ 祝海霆.钴铬合金、纯钛和Vitallium三种材料铸造卡环循环疲劳实验的研究［D］.中国医科大学，2012.

［5］ 张夫波.隐形卡环在锻丝卡环铸造部件结合式义齿中的应用探讨［J］.现代实用医学，2011，23（4）：386～387.

1006-6233（2016）08-1314-03

A 【doi】10.3969/j.issn.1006-6233.2016.08.032