摘要
研究目的： 使用三维有限元分析方法，探究牙槽骨垂直型吸收及根尖手术对牙齿的生物力学影响，以期为根尖手术的预后评估及提高患牙远期留存率提供理论依据，并为牙周组织支持能力的准确评估提供参考数据。 实验方法： 1.建立正常下颌第二前磨牙及牙周组织的三维有限元模型作为基础模型。应用显微计算机断层摄影(micro-computed tomography,Micro-CT)扫描成人左侧下颌第二前磨牙一颗，并使用Mimics 21.0软件、Geomagic Studio 12软件、SolidWorks 2020软件及ANSYS Workbench 18.1软件建立三维有限元模型，模拟轴向及斜向载荷，输出von Mises应力及牙齿受力时发生的最大位移(△Rmax),并验证模型的力学有效性。 2.分别构建近中牙槽骨不同程度垂直型吸收下根尖手术前、后的下颌第二前磨牙及牙周组织三维有限元模型，探究牙槽骨垂直型吸收及根尖手术对牙齿的生物力学影响。加载载荷后，分析牙槽骨von Mises应力分布情况、应力峰值变化趋势，以及牙体组织位移变化趋势。以基础模型在承受最大口力时的最大位移(ΔRmax ultimate)为参考，测试各模型的载荷耐受阈值。最后测量各模型的剩余牙周骨支持面积，并分析其与牙齿生物力学参数的相关性。 研究结果： 1.本实验成功建立了正常下颌第二前磨牙及牙周组织的三维有限元模型，经验证，该模型几何相似性良好，且具有力学有效性。在此模型的基础上，本实验建立了 6种不同程度牙槽骨垂直型吸收下行根尖手术前、后的实验模型共12个。 2.近中牙槽骨垂直型吸收造成的牙槽骨von Mises应力峰值上升最高达16.8％,根尖手术直接造成的应力峰值上升比例为6.9％～9.8％,根尖手术前、后,牙槽骨von Mises应力峰值的变化趋势基本一致;垂直型骨吸收的发生改变了牙周组织中的应力分布方式，进而影响了牙槽骨von Mises应力峰值的变化趋势。 3.近中牙槽骨垂直型吸收造成的牙齿△Rmax增加比例最高达46.4％,根尖手术直接造成的△Rmax增加比例为11.9％～13.9％,根尖手术前、后，△Rmax的变化趋势基本一致。 4.轻、中度牙周炎患牙发生近中牙槽骨垂直型吸收并接受根尖手术后，剩余牙周骨支持面积仍大于50％;模型的载荷耐受阈值在根尖手术及牙槽骨垂直型吸收的影响下衰减比例为26.6％～35.1％,所有模型的载荷耐受阈值均高于下颌第二前磨牙在生理状态下承受的正常咬合负荷。 5.相比于牙槽骨吸收量，牙槽骨von Mises应力与剩余牙周骨支持面积的相关性较低，然而载荷耐受阈值与剩余牙周骨支持面积表现出了更高的相关性。 结论： 1.本实验中对下颌第二前磨牙及牙周组织的建模思路真实可靠，可为将来的其他三维有限元研究提供参考。 2.随着牙槽骨垂直型吸收的加重，牙槽骨von Mises应力峰值及△Rmax呈线性增加。 3.根尖手术不会显著影响牙齿生物力学参数随牙槽骨垂直型吸收加重而变化的趋势。 4.对于伴有牙槽骨垂直型吸收的轻、中度牙周炎患牙，根尖手术不会对患牙的牙体稳定性产生严重威胁，其在接受根尖手术后仍能承受正常的咬合负荷。 5.牙周骨支持面积能够较好地综合体现牙齿的生物力学条件，然而要实现对牙周组织支持能力的准确评估，仍需结合多方面因素进行综合判断。
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