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三維有限元分析法在三種不同根管器械預(yù)備彎曲根管中的應(yīng)用

2014年02月01日信息來源:相關(guān)網(wǎng)站

【摘要】 三維有限元分析法是研究口腔生物力學(xué)的重要手段之一,近年來在口腔醫(yī)學(xué)應(yīng)力研究中的應(yīng)用中越來越廣泛,本文就其在三種不同器械預(yù)備彎曲根管中的應(yīng)用和進展作一綜述。
【關(guān)鍵詞】 三維有限元分析法 根管預(yù)備 應(yīng)力分析
【Abstract】 The three-dimensional finite element method is one of the most important methods in the study of oral biomechanics,Used more and more widely in the research of oral medicine stress,This review was represented on the application and research of three-dimensional finite element method incurved root canal preparation by Three kinds of instrument.
【Key words】 three-dimensional finite element method root canal preparation stress analysis
目前臨床上使用的根管預(yù)備器械種類較多,手用不銹鋼器械在彎曲根管預(yù)備過程中易出現(xiàn)喪失工作長度,根尖敞開,肘部形成以及根管偏移等問題,鎳鈦器械雖然具有效率高,成形效果好等優(yōu)點,但其韌性一旦下降,易發(fā)生器械分離,因此預(yù)備彎曲根管就成為臨床工作當中的一大難點,實驗研究`1`表明,在根管預(yù)備過程中,器械的截面屬性,錐度和器械材料屬性等是導(dǎo)致器械分離的重要影響因素。為了臨床上彎曲根管預(yù)備時器械的正確選擇,本文就對三維有限元分析法在K銼、 ProTaper和ProFile三種器械預(yù)備彎曲根管中的應(yīng)用和進展作一綜述。
1 手用不銹鋼根管預(yù)備器械主要包括K銼、H銼及改良設(shè)計銼,由于K銼的切削能力較強、成形能力較好及成本低的優(yōu)點,故成為臨床應(yīng)用最廣泛的根管預(yù)備器械。張娜等`2`建立了三維有限元模型分析根管錐度變化對牙體組織應(yīng)力分布的影響后發(fā)現(xiàn),不同器械預(yù)備根管時對根管壁受力有不同影響, 35號K 型銼預(yù)備根管時根管壁所受的應(yīng)力相對最小,這樣就減小了根管內(nèi)的應(yīng)力集中,從而減小預(yù)備后根管根折的可能性。Lam等人`3`使用K銼、鎳鈦LS器械及鎳鈦GT銼對根管進行預(yù)備,完成預(yù)備及充填后進行牙齒的折裂載荷測試,最終結(jié)果顯示K銼預(yù)備牙齒折裂所需載荷最大,這與張娜等的研究結(jié)果一致。不銹鋼銼常見的受力模式是順螺紋和逆螺紋扭轉(zhuǎn),袁理等`4`構(gòu)建20#不銹鋼K銼的三維有限元模型表明, 在這兩種狀態(tài)下, 根管銼應(yīng)力集中的部位不同,逆螺紋扭轉(zhuǎn)時, 應(yīng)力集中于相鄰兩切割刃之間的溝槽內(nèi), 即根管銼核心部分的表面, 而順螺紋扭轉(zhuǎn)時,應(yīng)力集中于薄弱的切割刃口上。在施力位置、 力值和約束位置均相同的情況下, 順螺紋扭轉(zhuǎn)比逆螺紋 扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拉、 壓應(yīng)力值更大, 因此切割刃更容易成為疲勞原點, 即順螺紋扭轉(zhuǎn)更容易引起折斷, 與多數(shù)學(xué)者觀點一致。不銹鋼 K銼在臨床應(yīng)用中應(yīng)盡量避免順螺紋扭轉(zhuǎn), 或者在順螺紋扭轉(zhuǎn)時應(yīng)注意使用較輕的力量, 以減少切割刃部位的應(yīng)力集中, 進而減少器械變形損傷。臨床上通常用標準法預(yù)備,在根管粗大較直的情況下采用比較適合,若根管細小且有彎曲,可能出現(xiàn)根尖偏移等情況`5`研究證明,無論何種類型的不銹鋼器械在彎曲根管的預(yù)備過程中,因其本身具有較大的鋼性,隨著器械號碼的增大,柔韌性減小,可發(fā)生根管拉直、根管偏移和根尖止點消失等并發(fā)癥`6`。. 有研究認為,K銼對根尖1/3段清理不夠,尤其在彎曲根管的預(yù)備時,而且器械的號碼越大,出現(xiàn)斷針,根管偏移等并發(fā)癥的概率越大[7],故臨床中應(yīng)盡量減少應(yīng)用不銹鋼器械預(yù)備中重度彎曲根管。
2 ProTaper銼是一種新型非ISO器械,由三根成形銼( Sx ,S1, S2) 和三根修形銼( F1, F2, F3) 組成。ProTaper銼的橫截面為凸三角形,切削力較強,Xu `8`用有限元法探討了六種鎳鈦根管器械不同截面積之扭力情況,研究證實凸面形和螺旋三角橫斷面器械抗力矩最強,尖端是有部分切削能力的引導(dǎo)性尖,可以引導(dǎo)器械沿著根管形態(tài)順勢進入,防止過量切削牙本質(zhì)壁,ProTaper刃部的錐度是多樣化、可變的,為逐漸增加的錐度,該設(shè)計認為在預(yù)備根管時能較好地保持根管的初始解剖形態(tài),而刃部末端錐度和直徑增大,可以敞開根管口和根管上段`9`,減小彎曲度。ProTaper鎳鈦銼采用了鎳鈦材質(zhì),其物理特點具備更好的柔韌性和彈性,優(yōu)良的物理彈性提高了ProTaper鎳鈦銼的抗折斷能力,并決定了良好的根管居中性。Schir-rmeister等`10`報道鎳鈦器械在彎曲根管中產(chǎn)生的扭矩和彎矩明顯小于不銹鋼銼,應(yīng)用時更靈活,術(shù)中使用后根管成形能力和安全性更高。Necchi等`11`構(gòu)建了鎳鈦器械Protaper完成銼F1的三維有限元模型,并證明了有限元分析在改善彎曲根管預(yù)備中器械性能方面的有效性,結(jié)果顯示,鎳鈦器械有良好的超彈性,能恢復(fù)原來的形狀,減少根管偏移的發(fā)生。ProTaper臨床上用冠向下法預(yù)備,有限元分析表明,根管銼在大小、方向和作用點相同的扭轉(zhuǎn)力作用下, 約束點接近根尖的最大拉應(yīng)力值較大,這與臨床上根管預(yù)備技術(shù)的選用有關(guān)當采用步退法時,根管銼尖端與根管壁接觸;而當采用冠向下法時,根管銼切割刃的中1/3甚至冠1/3與根管壁接觸,根尖與根管壁無接觸,采用步退法時,在相同受力條件下根管銼將受到更大的應(yīng)力, 可能導(dǎo)致根管銼更容易折斷,因此,推廣使用冠向下預(yù)備技術(shù)有利于在臨床上更有效地預(yù)防器械折斷現(xiàn)象的發(fā)生`12`。Kim`13`比較了三種鎳鈦根管器械在彎曲根管內(nèi)旋轉(zhuǎn)進出的應(yīng)力變化幅度和退出根管瞬間的殘留應(yīng)力后認為:ProTaper的最大應(yīng)力值和應(yīng)力變化幅度最大,這樣就增加了根管內(nèi)應(yīng)力集中而根折和器械由于應(yīng)力集中而分離,其安全性和其效率主要取決于器械的使用方式以及器械的加工方法`14`。鎳鈦器械錐度大,對根管側(cè)壁切削增加,引起了人們對是否會降低牙根抗折強度的擔心,雖然大錐度的根管預(yù)備器械預(yù)備出的根管有較好的擴展,有利于根管的沖洗和充填,但同時也增大根管腔中上1/3段的直徑,使牙本質(zhì)壁變薄`15`,近年來對根管應(yīng)力的有限元研究也表明,根管壁厚度的減小會引起根管壁應(yīng)力的升高`16`。因此剩余牙本質(zhì)厚度是影響牙齒抗折能力的重要因素。盡管ProTaper鎳鈦銼有一些不足之處,但是對于預(yù)備彎曲根管治療效果好,術(shù)后并發(fā)疼痛癥狀少,適合臨床推廣。

`NextPage`3 ProFile銼屬于大錐度非ISO器械,;有三個錐度:ProFile04( 0.04錐度)、ProFile06(0.06錐度)、ProFileOS(0.05~ 0.08錐度),ProFile刃部橫截面為U形,尖端圓鈍,抗彎慣性矩較大,可預(yù)防彎曲根管預(yù)備時并發(fā)癥的發(fā)生;切緣以放射狀平面與根管壁接觸,削弱了器械的切削力量;大錐度,簡化了預(yù)備步驟而達到理想的根管形態(tài),便于充填`17`。陳露`18`等在三種鎳鈦根管器械在彎曲和扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的有限元分析中證明:ProFile的彎曲應(yīng)力最小,在相同尖端位移下所需彎矩也最小,這意味著ProFile具有較好的彈性和抗彎性能,能夠自如的順應(yīng)彎曲根管的走向,減少根管在預(yù)備過程中偏移甚至拉直的傾向,因此,引起彎曲折斷的風(fēng)險相對較低。但`19`ProFile的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力顯著大于ProTaper和ProTaperUniversa,最大應(yīng)力甚至已經(jīng)達到偽彈性形變階段,說明ProFile抗扭轉(zhuǎn)性能差,更容易到達馬氏體相而發(fā)生塑性形變,Zhang`20`認為過度的扭轉(zhuǎn)力矩比過度的彎曲力矩對器械應(yīng)力的影響更大,這是ProFile在臨床上逐漸減少使用的原因之一。

三維有限元分析法為根管預(yù)備進行力學(xué)研究提供了良好的實驗基礎(chǔ),但有限元法也有其不足,因為它是通過有限剖分的單元代替結(jié)構(gòu)整體,所以對予有些復(fù)雜多變結(jié)構(gòu),受有限剖分的限制,會影響計算精確度。要想得到更精確的結(jié)論,仍需要進一步的臨床和力學(xué)研究,隨著有限元生物物理模型的日趨精確,有限元分析法與現(xiàn)代組織學(xué)方法相結(jié)合,為研究分析根管預(yù)備過程中的問題提供了新的有效途徑,為臨床上彎曲根管預(yù)備時器械的正確選擇提供重要的生物力學(xué)基礎(chǔ),優(yōu)化治療效果。
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