孫 陽 孫志濤 朱佳妮 王衛(wèi)衛(wèi) 柏 娜 劉 杰

纖維增強復合樹脂粘接固定義齒（fiber-reinforced composite resin-bonded fixed partial denture，F(xiàn)RC-RBFPD），是利用纖維增強復合樹脂作為修復體加強支架，使用復合樹脂制作修復體外形的一種固定修復體，屬于微創(chuàng)修復技術(shù)[1]。具有不磨牙，無金屬，美觀，操作簡單，便于在口內(nèi)修復等優(yōu)點，作為一種修復方式已得到廣泛應用。但在臨床工作中，F(xiàn)RC-RBFPD修復失敗也有發(fā)生，修復體脫落是FRC-RBFPD失敗的主要原因。樹脂粘接劑的粘接力隨著時間的延長而降低，最終修復體脫落其原因可能是由于持續(xù)的粘接層的應力導致[2]。在粘接層的厚度只有50～140um厚情況下，臨床很難測量計算其內(nèi)部產(chǎn)生應力的大小[3]。因此，本文應用有限元分析的方法，從生物力學角度分析不同粘接劑對FRC-RBFPD粘接層的應力分布情況的影響，以期為臨床應用提供理論依據(jù)。

資料和方法

1.建模樣本：選取一例24歲的女性患者作為數(shù)據(jù)采集的對象，該患者牙列完整，牙齒排列正常，咬合關(guān)系正常，牙周組織健康，牙冠解剖形態(tài)正常?；颊吆炇鹬橥鈺?。

2.儀器和軟件：掃描設(shè)備：錐形束CT（cone beam computed tomography,CBCT；New Tom VG，意大利）；計算機配置：PC Intel（R） Core（TM）i7-4790 CPU@3.60GHz，內(nèi)存 8G，硬盤 1TB；操作系統(tǒng)：Windows 7專業(yè)版；應用軟件：Mimics10.01醫(yī)學圖像處理軟件（Materialise公司，比利時）、Geomagic Studio9逆向工程軟件（Raindrop公司，美國）、CATIA V5R20三 維 設(shè) 計 軟 件（Dassault Systemes公司，法國）、Abaqus6.13有限元建模與分析軟件（Simulia公司，法國）。

3.三維模型的建立：CBCT掃描獲取該患者上下頜的CT圖像，獲得CT掃描圖形的DICOM數(shù)據(jù)，直接導入Mimics軟件中進行建模。本研究建立左下頜中切牙缺失，左下側(cè)切牙和右下中切牙為基牙，纖維增強復合樹脂粘接義齒修復左下中切牙的三維有限元模型。在Mimics軟件中，根據(jù)骨組織與牙體組織灰度值的差異，提取左下側(cè)切牙和右下中切牙的三維結(jié)構(gòu)信息，在Geomagic Studio軟件中，對左下側(cè)切牙和右下中切牙三維結(jié)構(gòu)模型進行優(yōu)化處理，精確擬合曲面。在CATIA軟件Prat模塊中，將左下側(cè)切牙和右下中切牙牙根部的三維模型向外加厚曲面生成均一厚度為0.2mm的牙周膜模型?；谘例X的表面拓撲結(jié)構(gòu)建立左下頜中切牙的纖維增強修復體和粘接層的幾何模型，粘接層厚為100μm，建立粘接層與修復體和牙齒的接觸面、牙齒和牙周膜的接觸面，保證公用面一致。最后，在CATIA軟件Product模塊中，將建立好的牙齒、牙周膜和修復體模型進行定位裝配。

4.三維有限元網(wǎng)格劃分：將構(gòu)建好的三維模型導入有限元分析軟件abaqus6.13中，建立所有對象網(wǎng)格，其中牙齒、牙周膜、粘接層，修復體和纖維加強涉及到應力集中的部分進行網(wǎng)格細化，本模型單元和節(jié)點數(shù)見表1。

5.材料力學參數(shù)：本模型假設(shè)所有材料為均質(zhì)、各向同性的線彈性材料，材料變形為小變形。受力時模型各界面均不產(chǎn)生相互滑動。各種結(jié)構(gòu)材料的彈性模量和泊松比來自近5年國內(nèi)外文獻及廠商提供，見表2。

表1 FRC-RBFPD各部分的單元類型、單元個數(shù)及節(jié)點個數(shù)

表2 模型中各部分材料力學參數(shù)

6.參數(shù)設(shè)定：①定義材料間的接觸關(guān)系：定義牙齒與牙周膜、粘結(jié)層和牙齒、粘結(jié)層和修復體、牙齒和牙周膜、修復體和纖維加強之間相互作用為綁定（Tie）約束，牙齒與牙齒之間相互獨立，且彼此之間為緊密接觸關(guān)系。如圖1所示。②加載量：參照成人下頜中切牙承受的生理牙合力，載荷大小設(shè)定為154N。③加載方向：垂直向和斜向加載，垂直向加載與牙體長軸平行，斜向加載力由唇側(cè)偏向舌側(cè)與牙體長軸呈45°角；外力作用于牙齒切端的一個節(jié)點上。如圖2、圖3所示。④1.6.4邊界條件：將牙周膜外側(cè)所有點都加以固定約束。

7.應力計算與分析：采用ABAQUS/Standard求解所定義的數(shù)值模型，根據(jù)計算結(jié)果進行應力分析，以彩色云紋圖顯示分析結(jié)果。

圖1 粘結(jié)層和修復體之間的Tie約束

圖2 90°咬合力位置和方向

圖3 45°咬合力位置和方向

結(jié) 果

本研究應用CBCT獲得下頜牙齒原始數(shù)據(jù)，利用Mimics、Geomagic Studio軟件和CATIA等軟件生成下頜牙齒、牙周膜、粘接層、修復體和纖維加強帶三維有限元模型。不同粘接系統(tǒng)在45°、90°載荷條件下，粘接層產(chǎn)生Von Mises應力值見表3。

斜向載荷下，粘接層Von Mises應力主要集中在基牙靠近缺牙區(qū)軸壁切端1/2處，RelyX Ultimate粘接系統(tǒng)Von Mises最大，最大應力值為31.3Mpa（圖4）。垂直載荷下，粘接層Von Mises應力主要集中在基牙靠近缺牙區(qū)軸壁，RelyX Ultimate粘接系統(tǒng)Von Mises最大，最大應力值為51.85Mpa（圖5）。同樣粘接系統(tǒng)下，斜向載荷的Von Mises應力值均小于垂直載荷下Von Mises應力值。相同加載角度下，隨著粘接系統(tǒng)楊氏模量值增高，Von Mises應力值增高，Super-Bond C&B粘接系統(tǒng)在斜向載荷和垂直載荷情況下，Von Mises應力值均最小。

表3 不同加載力角度及不同粘接系統(tǒng)下粘接層Von Mises應力值（MPa）

圖4 斜向載荷（45°）下，使用Super-Bond C&B（A）、Panavia Fluoro Cement（B）、RelyX Ultimate（C）粘接系統(tǒng)整體及粘接層受力云圖

討 論

下頜前牙缺失后，尤其是下頜中切牙和側(cè)切牙個別缺失時，常因近遠中距離不足無法行種植義齒修復[7]。采用傳統(tǒng)固定修復方法，需要大量磨除基牙的牙體組織，以獲得固位體所需的空間和就位道。而選擇可摘義齒修復，美觀性和舒適性不佳。FRC-RBFPD是一種微創(chuàng)、無金屬的固定修復方法，向患者提供了一種新的固定修復方式。肖遵勝[8]等通過4年臨床觀察顯示，對于1～3顆前牙缺失合并鄰近基牙牙周支持受損的患者，玻璃纖維增強復合樹脂粘接義齒是一種可行的固定修復方式。下頜前牙應用FRC-RBFPD時，無需行牙體預備，臨床使用廣泛。因此本研究建立左下頜中切牙缺失，左下側(cè)切牙和右下中切牙為基牙，纖維增強復合樹脂粘接義齒修復左下中切牙的三維有限元模型。應用此有限元模型，從生物力學角度分析不同粘接劑對FRC-RBFPD粘接界面的應力分布情況。

修復體脫落是纖維增強復合樹脂粘接固定義齒失敗的主要原因，可能是由于樹脂粘接劑粘接力不足，或者是粘接義齒適應癥選擇不恰當。樹脂粘接劑的粘接力隨著時間的延長也在降低，最終導致修復體脫落可能是由于持續(xù)的應力導致[2]。影響粘接層應力的因素有粘接層厚度，粘接劑固有機械性能等因素。有報道研究，粘接層的厚度在100～200μm之間時，Super-Bond C&B、Panavia Fluoro Cement之間的斷裂韌度不存在明顯的差異[9]。Kashani等[10]研究得出的結(jié)論：臨床可接受的全冠邊緣粘接劑厚度應在100μm以內(nèi)。在本研究中，粘接層厚度設(shè)置為100μm，排除粘接層厚度因素對FRC-RBFPD粘接層的應力分布情況的影響。

Super-Bond C&B、Panavia Fluoro Cement、RelyX Ultimate為臨床中常用的粘接系統(tǒng)，均具有較好粘接性能。樹脂粘接劑通常通過剪切強度來評價其粘接性能。應于康[11]等研究比較Super-Bond C&B、Panavia Fluoro Cement兩種樹脂粘結(jié)劑對不同修復材料的剪切強度，得出結(jié)果Super-bond的粘接性能高于Panavia-F。RelyX Unitimate對粘接效果的評價并不一致。本研究通過從生物力學角度分析3種粘接系統(tǒng)對粘接層應力產(chǎn)生的影響，RelyX Unicem與牙釉質(zhì)及玻璃纖維的楊氏模量值差異較小，對應力傳導的改變就很小，粘接層表現(xiàn)為高的應力值。相對而言，Super-bond超級粘接劑更有利于分散修復體與基牙粘接界面上應力，有利于粘接修復體長期使用的穩(wěn)定性。

不同的加載方式會對應不同應力分布狀態(tài)，本研究采用的是兩種不同加載方式對基牙粘接層進行受力分析：在垂直加載情況，模擬口內(nèi)對刃合時咬合關(guān)系，3種粘接系統(tǒng)的應力集中區(qū)分布規(guī)律相似，應力集中區(qū)主要位于固位體的近連接體處和連接區(qū)。在斜向加載情況，模擬口內(nèi)正中合咬合關(guān)系，應力集中區(qū)主要位于固位體近連接體區(qū)和連接區(qū)的上段。垂直加載Von Mises應力值均大于斜向加載。因此前牙FRC-RBFPD修復，對于連接處高應力集中區(qū)域，應采取增大修復體與基牙連接區(qū)粘接面積等方法，減小連接區(qū)應力；在正中合位時，保持輕接觸的咬合關(guān)系，前伸對刃牙合時，無牙合干擾。粘接修復完成后，嚴格檢查正中合、前伸和側(cè)方運動咬合接觸情況，去除早接觸點。加強患者口腔衛(wèi)生指導，避免修復體受到應力破壞而脫落。

1 Emine Sirin Karaarslan，Ertan Ertas，Semih Ozsevik.Conservative approach for restoring posterior missing tooth with fiber reinforcement materials:four clinical reports.Eur J Dent，2011，5（4）:465-471.

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11 應于康，張建中，吳偉力，等.兩種樹脂粘結(jié)劑對不同材料粘結(jié)性能的比較.口腔頜面修復學雜志，2007，8（2）:127-129.