基于有限元的第一磨牙牙髓方案的力学对比分析

李 庆

(上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

1 引言

微创根管治疗是一种通过设计精确的牙髓腔和牙髓腔的修整来改善传统的根管治疗方法。保护齿座、斜脊和髓腔顶在咀嚼功能中起着非常重要的作用，可以提高牙齿的断裂强度[1]，保守性牙髓腔最近被设计用于尽量减少对牙齿结构的去除。通过将锥形束计算机断层成像和牙科手术显微镜相结合，一些牙医在临床牙髓治疗中使用了这种收缩通道设计[2]。在以前的体外研究中，有几位作者发现，与传统牙髓腔相比，保守牙髓腔在连续载荷下提高了断裂强度[3-4]。本文正是基于前人的研究，以复合树脂为修复材料对不同腔型修复后模型的力学性能进行分析。

2 整牙模型的建立及各种腔型的几何建模

2.1 建立完整牙模型

利用Micro-CT扫描技术，来扫描临床收集的人体上颌磨牙(如图1)，可获得清晰度和精度都很高的图像，能大大增加最后分析结果的准确性。

图1 Micro-CT磨牙影像

再将扫描获得的断层图像导入到MIMICS软件中，对导入的图像进行编辑和建模。软件的值分割功能可以有效地分割灰度值相差较大的组织。牙齿的CT图中牙本质、牙釉质与其它部分的灰度值差别很明显，所以通过用阈值法可以分割出牙釉质和牙本质[8]。各组织蒙版以及三维表面模型如图2所示。

图2 Mimics软件图像

对于模型剩余的各部分可利用自动曲面匹配来处理。

2.2 不同修复洞型的几何建模

对完整牙进行3种不同修复洞型的建立的主要方法为：将igs文件导入SolidWorks，建立基准面绘制草图，在咬合面上建立几个具有确切面积的曲面，为保证不同模型受力面相同，之后进行放样切除建立不同洞型的模型。……