唐 萌 段春紅

隨著材料學、粘接技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，口腔修復技術(shù)飛速發(fā)展，微創(chuàng)修復理念也逐漸被重視，粘接固定義齒（Resin-Bond Fixed Partail Denture，RBFPD）作為一種微創(chuàng)、美觀且簡便舒適的個別牙缺失的固定修復方式，越來越被醫(yī)患所認可。三維有限元分析法是一種可靠的生物力學研究方法，目前已廣泛應(yīng)用于口腔力學的研究中［1］，其在RBFPD中的應(yīng)用，可以幫助我們了解修復體及基牙的應(yīng)力應(yīng)變特點，分析不同制作材料、固位體、粘接劑和基牙等對修復效果的影響，現(xiàn)就RBFPD的三維有限元研究進展進行綜述。

1.RBFPD制作材料的三維有限元研究

RBFPD可由金屬、陶瓷或復合樹脂等材料制成，有限元結(jié)果顯示，不同制作材料的RBFPD由于力學性能不同，修復體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變情況也不同，修復效果也存在差異。

Tribst J［2］等對氧化鋯、金屬、二硅酸鋰玻璃陶瓷以及復合樹脂四種材料RBFPD的有限元分析表明：四種材料制成的RBFPD高應(yīng)力區(qū)均位于連接體處；修復體彈性模量與粘接劑所受應(yīng)力成反比，柔韌的復合樹脂受力后位移量大，有利于應(yīng)力的傳導，而堅硬的氧化鋯則表現(xiàn)出高應(yīng)力集中現(xiàn)象。隨著材料學的發(fā)展，近年來纖維增強復合樹脂材料因美觀、微創(chuàng)及動態(tài)等優(yōu)點逐漸被醫(yī)患認可［3］，Ilgi B［4］等通過體外斷裂強度試驗及有限元分析，比較了以上頜側(cè)切牙及尖牙為基牙的三單元鈷鉻合金和纖維增強復合樹脂兩種RBFPD，結(jié)果顯示：兩者的應(yīng)力集中區(qū)也位于連接體處；鈷鉻合金雖然體外斷裂強度大于纖維增強復合樹脂（637.47±151.91N；224.86±80.97 N），但其橋體腭側(cè)切緣施力點應(yīng)力集中，且發(fā)生了基牙折裂，而纖維增強材料彈性模量小，應(yīng)力小且分布均勻，未出現(xiàn)基牙折裂。Keulemans F［5］等通過研究everStick直接纖維增強復合材料、間接纖維增強復合材料、金合金、二硅酸鋰玻璃陶瓷和氧化鋯五種材料RBFPD的生物力學行為，也發(fā)現(xiàn)了連接體處的應(yīng)力集中，但有纖維增強者能顯著分散應(yīng)力，且兩種增強纖維相比，everStick材料的應(yīng)力最小，表現(xiàn)最佳。此外，幾項有關(guān)everStick的材料學研究［6-8］也發(fā)現(xiàn)了它的力學性能優(yōu)勢，即具有牢固的化學結(jié)合，抗撓曲強度高，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微裂機制可以模擬牙周膜實現(xiàn)應(yīng)力中斷，具有明顯的牙周保護作用。

根據(jù)以上研究結(jié)果，RBFPD的應(yīng)力集中區(qū)多位于連接體處，因此，為防止這一區(qū)域發(fā)生斷裂，設(shè)計中可適當增加該區(qū)的強度；全瓷及金屬等材料雖然堅固耐磨，但應(yīng)力易集中，可能發(fā)生基牙的折裂；纖維增強復合樹脂能夠有效分散應(yīng)力，防止修復體折裂并保護基牙，尤以everStick材料表現(xiàn)最佳。

2.RBFPD固位體的三維有限元研究

固位體是橋體與基牙的連接部分，其設(shè)計應(yīng)可防止修復體的扭轉(zhuǎn)和翹動。固位體的數(shù)目、形狀及面積決定RBFPD的固位效果，三維有限元法可成功建立RBFPD各種復雜固位體的模型，提高生物力學分析的準確性［9］。

2.1 固位體的數(shù)目Ayana U［10］等通過對22缺失的三單元和分別以21、23為基牙的兩單元懸臂氧化鋯RBFPD的有限元分析發(fā)現(xiàn)：固位體的數(shù)目不同，固位力不同，三單元修復體的最大主應(yīng)變及粘接層的剪切應(yīng)力均小于兩單元，且牙周保護作用更好；此外，固位體的面積也會影響固位力，在兩單元懸臂RBFPD中，由于21的粘接面積（103mm2）大于23(75mm2)，所以以21為基牙的RBFPD粘接層應(yīng)力小于以23為基牙者。然而，Toman M［11］采用最大Von Mises應(yīng)力值指標，比較了上頜前牙三單元和兩單元懸臂RBFPD的應(yīng)力特點，卻得出相反的結(jié)論：盡管兩種RBFPD的最大Von Mises應(yīng)力值近似（1.13MPa和1.23MPa），但兩單元RBFPD能夠顯著分散固位體與橋體之間的應(yīng)力，降低二者之間的剪切力和扭力，使應(yīng)力分布更均勻。上述兩項研究結(jié)論不同的原因可能是采用了不同的力學指標，Von Mises應(yīng)力反映RBFPD內(nèi)部不同點的綜合應(yīng)力值及應(yīng)力分布情況，而最大主應(yīng)力只反映某個單元中的最大應(yīng)力。此外，多項臨床研究也表明［12-14］，兩單元懸臂RBFPD的成功率高于三單元，可能由于在咀嚼運動中，三單元RBFPD為兩個基牙，其不同的生理動度，可使連接體處扭力及剪切力增大，發(fā)生斷裂。

2.2 固位體的形狀 固位形不僅能夠有效減小基牙和修復體的應(yīng)力，降低義齒的脫落率，而且能夠減小牙周組織的應(yīng)力［15］。Lin Jie［16］等對三單元后牙鈷鉻合金RBFPD三種不同形狀（C形，D形和O形）及厚度（0.4mm、0.8mm和1.2mm）固位形的有限元分析顯示：基牙和橋體的Von Mises應(yīng)力隨著固位體厚度的增加而減小，但較厚度而言，固位體的形狀對應(yīng)力的影響更大；與C形相比，D形和O形能有效分散修復體的應(yīng)力并增加其固有頻率和剛度。陳枝沛［17］等則通過抗脫位力實驗和有限元分析，比較了四組不同固位形（舌側(cè)翼板、D形、應(yīng)力中斷和支托固位）的RBFPD后得出：D形及支托固位形能夠有效分散垂直向和側(cè)向力并將其傳至基牙，且抗脫位力強；而舌側(cè)翼板固位形基牙與修復體的Von Mises應(yīng)力大且分布不均勻，抗脫位力差；應(yīng)力中斷型雖然Von Mises應(yīng)力最小且分布最均勻，但抗脫位力不足。根據(jù)上述結(jié)論，D形、O形及支托固位形因分散力及抗脫位效果好，適用于基牙健康且需要提高固位力的后牙RBFPD；應(yīng)力中斷形雖然可顯著減輕基牙的負荷，但抗脫位力不足，可在基牙牙周情況較差時酌情使用。

此外，在固位力不足的情況下，也可適當增加輔助固位形［18-19］。Han J Y［20］等在RBFPD雙翼板固位的基礎(chǔ)上對釘和溝槽兩種輔助固位形進行有限元分析，結(jié)果表明：水平咬合力對修復體粘接層的破壞遠大于垂直咬合力，而輔助固位形則能夠有效降低水平載荷下粘接層的應(yīng)力，提高RBFPD的承載能力。

總之，有限元研究結(jié)果顯示，固位體的形狀、數(shù)目和面積與修復效果密切相關(guān)，在臨床工作中，固位體的設(shè)計應(yīng)綜合考慮美觀、固位、缺牙數(shù)目及基牙牙周狀況等。前牙修復應(yīng)以美觀微創(chuàng)的翼板式固位為主，但以側(cè)切牙為基牙者，因釉質(zhì)面積小，應(yīng)適當增加輔助固位形；對于后牙，應(yīng)盡量選擇固位效果好的卡抱式及雙端固位體，如遇側(cè)向力較大者，可適當增加輔助固位形；此外，固位體的形狀和數(shù)目決定固位面積，在增加面積的同時需綜合考慮固位體的類型，與單端固位體相比，雙端固位體雖然增加了面積，但同時也可能出現(xiàn)扭力增大的不利因素。

3.RBFPD粘接劑的三維有限元研究

粘接劑是連接修復體與基牙間的薄層材料，是決定二者穩(wěn)固結(jié)合、提高RBFPD生存率的關(guān)鍵［21］，三維有限元法能夠設(shè)計不同厚度的粘接層并分析其應(yīng)力變化情況。

孫陽［22］利用有限元比較了Super-Bond C&B(SB)、Panavia Fluoro(PV）和RelyX Ultimate三種不同楊氏模量的粘接劑后發(fā)現(xiàn)：當加載角度相同時，Von Mises值與粘接劑的楊氏模量呈正相關(guān)，RBFPD各部位的Von Mises應(yīng)力在SB時表現(xiàn)最小，RelyX Ultimate時最大。他認為，這是由于RelyX Ultimate的楊氏模量大，與牙釉質(zhì)及玻璃纖維接近而不利于應(yīng)力的傳遞，導致粘接層內(nèi)部應(yīng)力增加。關(guān)于粘接劑與修復材料之間楊氏模量差異對RBFPD應(yīng)力分布的影響，Daiichiro Y［23］等分析了SB和PV兩種粘接劑與纖維增強復合樹脂RBFPD最大主應(yīng)力之間的關(guān)系后顯示：由于PV為復合樹脂基，與修復材料楊氏模量接近，而SB為PMMA基樹脂，彈性模量低，因此SB有利于將應(yīng)力分散至修復體和基牙，減小粘接層的應(yīng)力，而PV則不利于粘接層應(yīng)力的分散。另有研究［24］比較了7組不同大小彈性模量樹脂粘接劑對二硅酸鋰玻璃陶瓷RBFPD的應(yīng)力影響后也得出相同的結(jié)論：即粘接層的應(yīng)力大小與粘接材料的彈性模量成正相關(guān)。

關(guān)于樹脂粘接劑對長石陶瓷修復體應(yīng)力分布的影響，Spazzin A O等［25］利用力學實驗測試了不同彈性模量的樹脂粘接劑對長石陶瓷強化及失效模式的影響，同時進行了有限元分析，結(jié)果顯示：樹脂類粘接劑可填充長石質(zhì)陶瓷因酸蝕產(chǎn)生的細微孔隙，使其與陶瓷接觸更緊密，對長石陶瓷的強化及粘接結(jié)構(gòu)均有著積極的影響，有限元結(jié)果也表明：高彈性模量的粘接劑，雖然會增加粘接層內(nèi)的應(yīng)力，但可降低到達長石質(zhì)陶瓷的應(yīng)力，有利于陶瓷的強化。

此外，粘接材料的厚度也會對粘接效果產(chǎn)生一定影響，但厚度在100μm-200μm時，粘接劑的斷裂強度無明顯差異［26］，且在部分有限元研究中，由于粘接劑的彈性模量和牙本質(zhì)近似且粘接層過薄使建模時工作量加倍，所以將二者合并建模，從而忽略了粘接劑對應(yīng)力的影響。

多項臨床研究證實［27-29］，脫落是RBFPD修復失敗的主要方式之一，其原因與粘接劑的選擇有關(guān)，有限元研究也表明，粘接劑的彈性模量與粘接層、修復體以及基牙的應(yīng)力分布密切相關(guān)，粘接劑的彈性模量越大，粘接層內(nèi)部的應(yīng)力越大，傳遞給修復體的應(yīng)力越小，越易發(fā)生修復體的脫落；反之，粘接劑的彈性模量越小，傳遞給修復體的應(yīng)力越大，越易發(fā)生修復體的折裂。因此，臨床在選擇粘接劑時，需兼顧其理化性能，并參考修復材料的彈性模量，預(yù)防修復體的脫落和折裂。

4.三維有限元法在RBFPD研究中的應(yīng)用展望

三維有限元分析法是研究RBFPD生物力學行為的可靠方法，它可以幫助我們了解修復體及基牙的應(yīng)力分布特點，模擬分析RBFPD的修復效果，但該方法也存在一些局限性：（1）有限元模型大多趨于理想化，載荷多為集中、靜態(tài)，而RBFPD行使功能時是一個復雜的動態(tài)咬合過程；（2）RBFPD各基牙動度并不完全相同，且口腔環(huán)境對粘接劑也有影響，有限元模型無法完全模擬；（3）研究軟件復雜多樣，專業(yè)性強，不易掌握，牙體組織力學性能的測定方法尚存在爭議［30］，因此，三維有限元的研究結(jié)果尚不能完全等同于RBFPD修復的實際情況，進一步的研究則應(yīng)關(guān)注動態(tài)載荷的施加、口腔環(huán)境對粘接劑的影響以及牙周組織的生物力學行為等。相信隨著計算機技術(shù)和口腔醫(yī)學的發(fā)展，有限元分析也將得以改進，可望為臨床工作提供更加科學精準的生物力學數(shù)據(jù)。