后牙牙周組織功能性改建過程的生物力學研究.pdf

1、齲病、牙周病和生理性組織退縮等多種原因,都會造成牙槽骨高度降低、密度減小和牙周附著水平的下降,使牙齒出現(xiàn)不同程度松動,此時牙齒與牙周組織所能承擔的咬合力將發(fā)生變化,牙周組織也將隨之發(fā)生功能性改建。不當?shù)囊Ш狭蜁ρ乐芙M織造成損害,導致牙槽骨進一步吸收、牙齒松動甚至拔除。適宜的咬合力可以促進牙槽骨組織的再生和改建。因此,臨床工作中迫切需要認識牙周組織功能性改建規(guī)律及其影響因素。骨作為一種生物活性組織,具有功能適應性特點,可以通過不斷地重

2、建去適應變化的力學環(huán)境,以便實現(xiàn)其生理功能。牙槽骨內(nèi)感應器能夠感受外部施加的機械刺激從而活化相關(guān)細胞,引起骨吸收或骨形成,這一過程稱為牙槽骨組織改建,其主要是通過骨密度與骨形態(tài)的變化得以體現(xiàn)。
　　對于牙周組織改建的研究,以往主要通過動物實驗和分子生物學實驗來揭示牙槽骨組織改建的機理及其規(guī)律,而牙槽骨組織改建過程中的生物力學機制十分復雜,使得臨床研究面臨很多困難,很難描述和預測骨組織改建過程及其結(jié)果。因此,國內(nèi)外學者將骨組織改建理

3、論與有限元方法結(jié)合,對牙槽骨組織的改建過程進行了數(shù)值模擬分析,以揭示牙槽骨組織改建過程及其規(guī)律。目前對于牙槽骨組織改建的生物力學研究,主要集中在正畸治療以及種植體誘導的牙槽骨組織改建的研究。而天然牙牙周組改建的研究報道還較少,特別是附著水平不同的牙周組織改建過程及其影響因素的研究還未見報道。
　　本研究建立了牙周附著水平不同的下頜第一磨牙三維有限元模型,結(jié)合應變能密度的骨組織改建理論,分析咬合力作用下,不同牙周附著水平下頜后牙牙周

4、組織改建過程及其規(guī)律,為臨床存在牙周附著喪失牙齒的診斷和治療提供參考依據(jù)。
　　本研究包括以下四部分實驗:
　　1.不同牙周附著水平下頜后牙及其牙周組織改建模型的建立
　　采用Mimics、Geo-magic、CATIA逆向工程建模軟件和ABAQUS有限元分析軟件,建立了三組牙周附著水平不同的下頜第一磨牙三維有限元模型。結(jié)合應變能密度(SED)的骨改建理論,運用有限元分析軟件調(diào)用自主開發(fā)的用戶材料子程序(UMAT),建

5、立附著水平不同的下頜第一磨牙牙周組織功能性改建過程的生物力學模型。
　　研究結(jié)果表明:本實驗構(gòu)建的下頜第一磨牙牙周組織改建模型,能較好的模擬牙槽骨受力及其密度變化情況,為后期研究下頜后牙牙周組織改建過程及其影響因素做準備。
　　2.牙周附著水平對下頜后牙牙周組織改建過程的影響
　　利用實驗一建立的下頜第一磨牙牙周組織改建模型,并調(diào)用已開發(fā)的仿真軟件MATLAB工具箱,模擬計算牙周附著水平不同的下頜第一磨牙在咬合力作用下

6、,牙槽骨密度變化趨勢及骨組織形態(tài)變化。
　　研究結(jié)果表明:隨著牙周附著水平喪失的增加,牙周組織承受咬合力的能力下降。附著水平正常時,420N極端載荷作用下牙槽骨舌側(cè)、根尖區(qū)密度小于初始密度值。附著喪失根長1/3時,300N極端載荷作用下松質(zhì)骨頰側(cè)及根尖區(qū)密度下降。附著喪失根長1/2時,240N極端載荷作用下根尖區(qū)牙槽骨密度出現(xiàn)下降。
　　3.咬合力對下頜后牙牙周組織改建過程的影響
　　利用實驗一建立的下頜第一磨牙牙周組

7、織改建模型,并調(diào)用已開發(fā)的仿真軟件MATLAB工具箱,模擬計算咬合力(180N-480N)對下頜第一磨牙牙槽骨密度及其骨組織形態(tài)變化的影響。
　　研究結(jié)果表明:下頜第一磨牙牙槽骨應力主要集中在頰舌側(cè)頸部、根分叉及根尖區(qū)。隨著咬合力的增加,牙槽骨所受應力值逐漸增大,牙槽骨改建速度也加快。牙槽骨密度則隨著咬合力的增大先增加,當咬合力增大到一定數(shù)值時,牙槽骨密度則出現(xiàn)下降趨勢。
　　4.咬合力作用時間對下頜后牙牙周組織改建過程的影

8、響
　　利用實驗一建立的下頜第一磨牙牙周組織改建模型,并調(diào)用已開發(fā)的仿真軟件MATLAB工具箱,模擬24個月的咬合力作用下牙槽骨組織的改建過程,研究附著水平不同的下頜第一磨牙牙槽骨密度及其形態(tài)隨咬合力作用時間的變化趨勢。
　　研究結(jié)果表明:不同附著水平下頜第一磨牙在過大咬合力作用下,牙槽骨密度經(jīng)過前8個月平穩(wěn)期,出現(xiàn)先增加后下降的趨勢,其中根尖區(qū)骨密度下降最明顯。隨著附著喪失的增加,根尖區(qū)出現(xiàn)骨吸收的時間也由24個月縮短為2

9、0個月。
　　結(jié)論:
　　1.本研究所建立的模擬下頜后牙牙周組織改建過程的生物力學模型,能較好地描述牙周組織在改建過程中的牙槽骨應力分布、密度及其形態(tài)變化情況,研究方法可行,其模擬結(jié)果與臨床下頜后牙牙槽骨的改建趨勢相似。
　　2.隨著牙周附著水平喪失的增加,牙周組織承受咬合力的能力下降,過大的咬合力會引起牙槽骨密度下降直至出現(xiàn)骨吸收,咬合力越大吸收越明顯。因此,對于附著喪失的牙齒,需要進行咬合調(diào)整使其承擔適宜的咬合力,