乳牙缺失数字化丝圈间隙保持器的三维有限元分析

马丽娟; 腾雍辉; 王勇; 赵一姣; 张馨月; 秦庆钊; 尹东

doi:10.19723/j.issn.1671-167X.2025.02.024

北京大学学报（医学版） ›› 2025, Vol. 57 ›› Issue (02) : 376 -383. DOI: 10.19723/j.issn.1671-167X.2025.02.024

乳牙缺失数字化丝圈间隙保持器的三维有限元分析

马丽娟, 腾雍辉, 王勇, 赵一姣, 张馨月, 秦庆钊, 尹东

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摘要

目的：建立下颌骨及乳牙缺失数字化丝圈间隙保持器的三维有限元模型，以探讨下颌第二乳磨牙缺失患者佩戴丝圈间隙保持器时的应力、变形及剪切力情况。方法：通过对患儿进行锥形束CT(cone beam computed tomography, CBCT)扫描，使用Mimics 21.0软件建立下颌第二乳磨牙缺失的数字模型。利用儿童丝圈间隙保持器设计软件构建冠部固位与丝圈结构一体化的全冠及带环丝圈间隙保持器的数字模型，并分别采用钴铬合金、聚醚醚酮(polyether ether ketone, PEEK)及钛合金三种材料进行构建。在ANSYS Work Beach 2023 R2软件中，对模型46和84的咬合面施加垂直和沿牙体长轴倾斜45°的70 N载荷，以及丝圈上表面10 N载荷，模拟患儿佩戴丝圈间隙保持器时的正中咬合与侧方咬合，分析丝圈间隙保持器及基牙的受力情况。结果：在不同的加载条件下，带环丝圈间隙保持器的最大主应力明显低于全冠丝圈间隙保持器。应力云图显示，最大主应力峰值出现在丝圈末端与冠部结构连接处，表明这一部位更容易发生断裂；使用PEEK材料制作的带环丝圈间隙保持器内部组织面的最大剪切应力最小；46和84牙齿的等效应力(Von Mises应力)最小，分别为23.18 MPa和36.35 MPa,且最大等效应力分别位于46牙齿近中、84牙齿远中靠近牙根部与丝圈间隙保持器接触的区域。结论：在第二乳磨牙缺失的情况下，佩戴数字化带环丝圈间隙保持器能够有效分散应力，且PEEK材料的带环丝圈间隙保持器在一定程度上降低了基牙的受力，其在临床应用中显示出一定的优越性。