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如下右3缺失,拟以下右5和右下4做双基牙单端固定桥修复。从力的反应来说,当桥体受压力P时,将以及:基牙为支点向下转动,凡基牙要以相等的拉力才能取得平衡,故R2基牙将承受2倍的压力,结果增加的基牙未能协助起支持作用分担压力,反而加重原基牙的负担,故以双基牙作单端固定桥设计,从单纯的力学原理来分析是有害无益的。
前面我们应用力学原理对固定桥基牙的受力状态进行了分析。但是,固定梁并不等同于牙列缺损的固定桥修复。口腔软、硬组织都是活体组织,牙齿借助牙周膜悬吊于牙槽窝中。当牙齿行使咀嚼、语言等生理功能时,牙列会受到各种力的作用,情况十分复杂,并且有很大的个
体差异,因此,对固定桥基牙的受力反应和固位问题,单靠力学原理进行判断做出设计是不全面的,应综合各方面的因素,但把力学原理作为一种分析方法还是有参考价值的。
因此,在进行固定义齿设计时,应将固定梁的力学原理与机体的实际情况和其力学效应相结合,加以综合考虑,尽可能使其符合生物力学原则。这样对正确设计义齿、维护基牙健康、预防疾病发生、延长固定桥的使用寿命都是十分重要的。
二、固定义齿的应力分析研究简介
从20世纪50年代起即有学者应用实验应力方法对固定修复及支持组织的状况进行研究。这些研究丰富和发展了口腔修复学的理论,同时也对临床工作起了指导作用。近十几年来,国内学者应用各种力学研究方法对固定义齿修复的有关问题进行了广泛、深入的研究。
(一)光弹性实验应力分析
光弹性实验应力分析方法具有直观性和全场性的特点,可用来分析各种形状、结构复杂的物体,不仅可获得表面应力,并可获得内部应力,因此被工程技术界,也被口腔医学界广泛应用。1983年,朱希涛、周书敏等应用激光全息光弹性应力分析方法,对下颌第一磨牙缺失,分别以第一、第二双尖牙以及第二、第三磨牙为基牙所做成的三基牙、四基牙完全固定桥,在固定桥修复前后,基牙及支持组织在受轴向力及近—远中向水平力时的应力分布状态进行了定量分析。以后又对牙槽骨降低时的基牙固定桥修复前后进行了分析、对比研究,揭示了牙周固定夹板的生物力学原理。这些研究对开展口腔修复应用生物力学的研究工作起了推动作用,并丰富和完善了固定义齿修复学的基础理论。1984年魏治统等应用平面光弹性法对下颌第一磨牙缺失后的两基牙、三基牙双端固定桥及半固定桥进行了实验研究,做出了固定桥基牙垂直支反力比例分配和牙槽骨的应力条纹图。1986年北京医科大学口腔医学院对下前牙完全固定桥及支持组织受力的情况进行了三维光弹性应力定量分析。1989年天津医学院对近中倾斜的下颌第二磨牙作为固定桥基牙的牙周支持组织中应力分布进行三维光弹性及电测分析。1989年北京医科大学口腔医学院还对不同桥体跨度的双端固定桥基牙及支持组织受力进行了光弹性研究,对缺牙数目较多时的固定桥修复适应证的选择及设计提出了理论依据。
(二)现代光学分析研究
目前国内外对半固定桥修复中半固定桥的设计对桥基牙的健康有无损害这一问题存在争议。1985年朱希涛等采用了激光全息干涉法及光弹贴片法研究了两种固定桥的受载位移情况,证明完全固定桥与半固定桥在桥体正中垂直负载时,对咬抬力的分配比例无明显差异,与教科书上的传统理论并不一致。1986年朱希涛等又用激光全息干涉法辅以散斑干涉法对前牙单端固定桥、单端桥基牙运动方式进行了研究,发现单端桥体受力,可使桥基牙向缺隙侧、唇颊侧倾斜,并有向咬牙合方向运动的趋势,对基牙极为有害。1988年,华西医科大学应用激光全息干涉法对半固定桥及完全固定桥基牙受力后的运动进行了分析。研究表明,桥基牙受轴向力时,可发生殆向、近远中向和颊舌向位移,且单根牙位移大于双根牙。位移量越大,对基牙健康越不利。
(三)有限元应力分析方法
有限单元法应力分析已广泛应用于结构工程力学领域。这种方法能很近似地研究不规则的几何形状及非均质性物体的应力分布,因此也被口腔医学界所借用。1983年,周书敏等对单个正常磨牙及牙周支持组织的生理受力状态及牙槽骨高度异常时的受力状态进行了二维有限元应力分析。发现牙齿受轴向力时,沿牙根表面的牙周支持组织的应力分布以根尖区应力值最大,其次为牙槽嵴顶及根分叉部位,以压应力为主,应力值小而均匀,符合牙周膜的生理特性。当受近远中向水平外力时,根尖区与牙槽嵴顶区应力值增加,有应力集中现象。一侧受压,一侧受拉,应力分布不均匀,对牙周膜健康有害。说明牙周膜主纤维排列方向与主应力方向的一致性,呈网状结构,并分析出了牙周膜最大生理耐受值与牙周膜内应力值的关系。1987年周书敏等又用三维有限元计算分析了牙根尖区及牙周膜的内应力分布规律。
1986年尹亚梅等用有限元法研究和分析了下颌后牙双端固定桥和牙槽骨高度异常的桥基牙受载应力分布,并进行了固定桥桥体的应力计算与龈端根面设计。结果发现:单根牙的应力值高于双根牙。牙槽骨的主应力为压应力,并且根尖部的应力值较高。当第二磨牙的牙槽骨高度降低2/3,基牙受力时,近中根应力值降低,远中根增加,与修复前相反,使应力分布趋于均匀。这就提示,在一定条件下,牙槽骨高度异常的磨牙也可考虑做桥基牙。
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