标题：[转帖]平面倾斜角度受力的影响

平面倾斜角度对支持组织受力的影响

 　　关键词： 全口义齿；平面；有限元法

　　【摘要】 目的：研究全口义齿不同倾斜角度的平面对无牙颌支持组织受力的影响。方法：以标准的无牙颌模型为原形建立无牙颌及全口义齿的有限元模型，运用三维有限元应力分析方法对其进行应力及位移分析。结果：得出了七种模型的基托及无牙颌骨的位移及应力分布值。结论：平面与牙槽嵴顶不平行时，对支持组织的应力分布有明显影响。

　　全口义齿制作中，平面的设定是重要的一环。学者们为此做了许多探索[1、2、3]。本实验对全口义齿不同倾斜角度的平面对义齿基托及颌骨受力的影响进行了研究，旨在为临床上平面的设计，提高全口义齿的修复质量提供生物力学依据。

　　材料和方法

　　1 基本模型的建立

　　利用标准无牙颌模型制作标准义齿，其平面与水平面平行且平分颌间距离，余按常规完成义齿。

　　2 计算模型的建立

　　将标准无牙颌模型及标准义齿在Umm三轴仪上测点，利用SAP－91结构分析程序的图形前处理功能，结合人工划分建立有限元模型，利用其后处理功能进行位移应力分析。共划分了272个节点和336个单元(其中杆136个、板166个、块34个)。

　　上述模型中的各种材料均视为各向同*线弹*材料，并为均质*。其弹*常数与作者以往研究相同[4]。边界条件为上颌骨内、外、后壁及鼻中隔相连处各节点约束。

　　3 基本计算模型的变异与载荷

　　根据临床实际及有关资料[5]，利用SAP－91的图形前处理功能，将基本模型的平面、以上中切牙近中切角为基准分别向后上、后下、右下倾斜5°、10°，得出七种计算模型，见表1。载荷依据实测结果,加载方式为正中位后牙列加载。

表1　7种计算模型

模型	平面倾斜方向(以上中切牙近中切角为基准)	倾斜角度
Ⅰ	与牙槽嵴近于平行	0°
Ⅱ	后部向下	5°
Ⅲ	后部向下	10°
Ⅳ	后部向上	5°
Ⅴ	后部向上	10°
Ⅵ	右侧后部向下	5°
Ⅶ	右侧后部向下	10°

　　结果与讨论

　　1 上颌全口义齿基托的位移

　　在正中位后牙列加载时，各种模型的基托均发生了位移，其结果见表2。

2

　由表2可见模型Ⅰ稍有沿－y方向的移位，数量极小，模型Ⅱ、Ⅲ、主要为＋y向位移，即基托向后缘方向移动，模型Ⅳ、Ⅴ主要为－y向，＋z向位移，即基托向唇侧位移，并有向方的脱位趋势，此结果证明临床上常用的平面应与牙槽嵴顶接近平行的排牙原则符合生物力学原理，具有一定的实用价值。若平面即人工牙受力的方向与牙槽嵴顶形成角度，将造成义齿受力不均而产生基托移位，所形成的角度越大，位移越大，甚至有背离粘膜的脱位发生，影响义齿的固位。模型Ⅵ、Ⅶ位移最大，主要为+x、+y向变形，分析原因，主要是基托刚度不足，当其受力不均时，扭转变形加大，这将给义齿固位带来更大的影响。

　　2 上颌骨底位移

　　上颌骨底各部位的位移变化极小，均＜0.08mm，可以认为正中位后牙列加载时，上颌骨底可以为义齿基托提供良好的固位基础。

　　3 上颌基托的应力状况

　　从表3可见模型Ⅰ压应力较小，应力分布较均匀，由于模型Ⅱ、Ⅲ的基托为向后缘方向位移，故压应力增加，且逐渐向第二磨牙处集中，唇侧压应力也较大，拉应力变化不明显。而模型Ⅳ、Ⅴ由于基托为-y向的唇向移位、同时有绕X轴转动的趋势，故唇侧受压依然很大，由计算结果得知，基托位移均较小，所以临床上可采用降低唇侧基托厚度而使压应力分布更为合理。拉应力主要表现在后缘及腭中缝处，而且大于压应力。模型Ⅵ、Ⅶ拉应力较大，这正是由于在绕Z轴转矩作用下，拉应力趋于集中且叠加所致。久受这种较大的拉应力刺激会造成基托的破坏。临床有时为了防止基托折裂而单纯增加基托的厚度，这不仅不能降低拉应力，甚至会适得其反。理想的方法应是在加强基托本身材料特*的基础上，降低其厚度更为有效。

表3　基托磨光面的应力分布　　单位：MPa

　　4 上颌骨底的应力状况

　　由于基托的位移问题，导致上颌骨底的应力分布发生变化，上颌骨底的拉、压应力分布表见4。

表4　上颌骨底最大应力值　　单位：MPa

表4可以看出，平面与牙槽嵴平行时，应力分布均匀。随着基托的位移的变化，上颌骨底的应力值及其分布也发生了变化，模型Ⅲ较模型Ⅱ压应力加大近1倍，而较模型Ⅰ加大3倍多，且集中在前牙区唇侧，就生物力学而言，骨组织受压迫即吸收，受牵引则增长，较大的压应力集中于牙槽嵴的某一区域，势必造成该区域的骨质过度吸收。而模型Ⅳ、Ⅴ的平面为前高后低，故义齿基托向前方即唇侧方向移位明显，模型Ⅴ较模型Ⅳ位移加大，基托拉应力明显增大，模型Ⅴ较模型Ⅰ增大近1倍，而上颌骨底的压应力相对减小，根据上述结果推断，此时下颌义齿基托将发生+y向即向后缘方向位移，故下颌牙槽骨所受压应力将明显增大。模型Ⅵ、Ⅶ拉应力均有增大，压应力最大值为模型Ⅰ的3.32倍，拉应力最大值是模型Ⅰ的1.13倍。牙槽嵴右侧的前牙区腭侧及后牙槽嵴顶区拉应力加大，而右侧压应力明显增加，随着倾斜角度的加大应力分布数值加大且分布不均，若临床上运用此种倾斜角度的 平面，义齿常易发生转动，甚至脱位，导致牙槽嵴受力不均、局部受压而过度吸收，造成牙槽嵴不对称，更加重了力分配的不合理。结论

　　在本实验条件下，得出以下结论

　　1　平面与牙槽嵴顶平行时，牙槽骨受力均匀，对义齿固位及力合理分配均有利。

　　2　平面前高后低时，基托为＋y向即向后缘方向移位，反之基托向－y向即唇侧移位且有＋z向即方脱位趋势，故后者较前者对上颌义齿的固位影响更大。

　　3　平面前高后低时，上颌牙槽骨唇侧压应力较大；平面后高前低时，由于基托不仅有－y向的唇侧移位，同时有绕X轴转动的趋势，唇侧受压应依然很大，故两种倾斜角度的平面对上颌牙槽骨的保健均不利。

　　4　平面左高右低时，基托位移最大，基托发生扭转变形，所受拉应力集中且叠加，这将严重影响义齿固位，且造成牙槽骨受力不均而过度吸收。