下頜第一磨牙全瓷冠強度的可靠性分析.pdf

1、臨床工作中有關(guān)口腔修復(fù)體的預(yù)期使用壽命是患者最為關(guān)心、而醫(yī)生目前還無法確切回答的問題。這主要是因為影響修復(fù)體使用壽命的因素非常復(fù)雜，像口腔環(huán)境與食物條件、咀嚼過程中受到的周期性的咬合力、修復(fù)體材料的物理參數(shù)（如泊松比，彈性模量）和幾何參數(shù)（如金屬和瓷層厚度）、修復(fù)體加工制作工藝等都具有不確定性和隨機性。因此，修復(fù)體在使用過程中出現(xiàn)的損壞或失效可以說是個概率事件。以往研究多采用單因素、確定數(shù)值的方法如材料測試、有限元分析和光彈分析等，這些

2、方法僅能得出修復(fù)體應(yīng)力分布的狀況和應(yīng)力峰值、修復(fù)體材料的極限強度等，均無法回答修復(fù)體能用多久或使用一定年限后發(fā)生失效或破壞的概率。已被廣泛應(yīng)用于機械與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的可靠性理論，是基于概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，用于研究和解決產(chǎn)品（零部件、元器件、設(shè)備或系統(tǒng)）在多種不確定因素影響下的失效概率問題?？煽啃允侵府a(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，為定性指標，表述為可靠性高或低；可靠度為定量指標，是可靠性的數(shù)學(xué)量度，表述為具體的百分數(shù)。

3、由于修復(fù)體可以看作是在多種不確定因素影響下或復(fù)雜口腔環(huán)境條件下行使咀嚼功能的結(jié)構(gòu)體，因此其失效概率或預(yù)期使用壽命的問題適合于用結(jié)構(gòu)可靠性理論和方法來研究分析。目前，全瓷冠因具有極高的生物相容性和美學(xué)效果已成為口腔修復(fù)體的一個重要的發(fā)展方向。但作為一種脆性材料，其抗折強度較低，在行使口腔咀嚼功能時最常出現(xiàn)的失效或損壞問題就是崩瓷。因此，本研究以全瓷冠為例，采用結(jié)構(gòu)可靠性理論和研究方法，通過對下頜第一磨牙全瓷冠強度的可靠性進行分析，探討全瓷

4、冠的失效概率，并為進一步開展各類修復(fù)體的可靠性研究和壽命預(yù)測探索途徑。
　　研究首先通過查閱文獻獲取隨機咬合接觸面積和接觸方式，以及隨機咬合力載荷與溫度載荷的范圍，然后結(jié)合概率統(tǒng)計的方法獲取日常咬合力函數(shù)關(guān)系圖譜與日常溫度載荷函數(shù)關(guān)系圖譜；之后采用逆向工程技術(shù)，結(jié)合GeomagicStudio、CaitaV5、及AlgorV18軟件建立用于下頜第一磨牙全瓷冠強度可靠性分析的三維有限元模型；最后采用正態(tài)-正態(tài)模型下的應(yīng)力-強度干涉理

5、論對不同加載模式下全瓷冠的強度可靠度進行計算，從而得出其在不同加載模式下的失效概率。實驗結(jié)果為：
　　1、查閱文獻獲得成年男性日常咬合力的范圍為3-600N，日常溫度載荷范圍為0-60℃，通過SPSS12.0統(tǒng)計學(xué)軟件分析后，獲得成年男性日常咬合力載荷函數(shù)關(guān)系圖譜以及日常溫度載荷函數(shù)關(guān)系圖譜。根據(jù)參考文獻中日常咀嚼活動中時的咬合接觸位置與咬合接觸面積情況，確定了三種加載模式：①異常牙合接觸加載，即隨機載荷分別加載于頰尖尖部、頰尖舌

6、斜面和中央窩加載面積均為0.4mm2，以模擬早接觸、過銳的牙尖及咀嚼過硬食物時極小面積的牙合接觸；②咀嚼牙合接觸加載，即隨機載荷分別加載于頰尖尖部、頰尖舌斜面和中央窩，加載面積為1.5mm2，以模擬正常咀嚼時的小面積牙合接觸；③廣泛牙合接觸加載：隨機載荷加載于牙尖交錯位時的咬合接觸，加載面積為12.6mm2，以模擬牙尖交錯位時的廣泛牙合接觸。
　　2、參照王惠蕓所統(tǒng)計的正常下頜第一磨牙數(shù)據(jù)制作下頜第一磨牙塑料模型，采用SDSSST

7、DC-Ⅱ掃描儀掃描，獲取點云數(shù)據(jù)并輸入Caitav5軟件后生成下頜第一磨牙三維實體模型，將STP格式保存的三維實體模型導(dǎo)入Algor有限元分析軟件（Algor，美國），經(jīng)網(wǎng)格劃分、模型修整和條件設(shè)定，最終得到用于下頜第一磨牙全瓷冠修復(fù)體可靠性分析的三維有限元模型，在該模型上進行隨機咬合力載荷和隨機溫度載荷作用，獲得相應(yīng)的應(yīng)力數(shù)值。
　　3、異常牙合接觸和咀嚼牙合接觸加載時全瓷冠vonMises應(yīng)力最大值均出現(xiàn)于載荷加載處，廣泛牙合

8、接觸加載時全瓷冠vonMises應(yīng)力最大值出現(xiàn)于頰面冠邊緣。在溫度載荷下，VonMises應(yīng)力最大值出現(xiàn)在在咬合面的頰尖上,VonMises應(yīng)力順著咬合面、牙冠的四個側(cè)面、冠邊緣依次傳遞,呈現(xiàn)應(yīng)力遞減趨勢。
　　4、異常牙合接觸加載時，全瓷冠頰尖尖部、頰尖舌斜面、中央窩的強度可靠度分別為97％、99％、100％；咀嚼牙合接觸加載時，全瓷冠頰尖尖部、頰尖舌斜面、中央窩強度的可靠度分別為99﹪、100﹪、100﹪；廣泛牙合接觸加載時，

9、全瓷冠牙合面強度的可靠度為100﹪。
　　5、EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-CeramAlumina、ZrO2四種全瓷材料在單獨溫度載荷作用下的可靠度均為100﹪，在咬合力載荷與溫度載荷共同作用下咀嚼牙合接觸加載模式時的頰尖加載位置的可靠度分別為93.4％、99.2％、99.3％和100％。
　　通過以上實驗結(jié)果可以得出以下結(jié)論：
　　1、在隨機咬合力載荷作用下，早接觸、過銳的牙尖及咀嚼過硬食物時極小面積的

10、牙合接觸時（可靠度為97％、99％、100％），全瓷冠有破損的可能。臨床上應(yīng)注意調(diào)牙合、消除早接觸、避免牙尖過銳等，以減小全瓷冠的破損概率。正常咀嚼時的小面積牙合接觸時（可靠度為99﹪、100﹪、100﹪），說明此時除頰尖的咬合位置外，全瓷冠是安全的；牙尖交錯位時的咬合接觸時（可靠度為100％），說明此時全瓷冠幾乎沒有破壞的可能。
　　2、在口腔冷熱循環(huán)的溫度條件下，EmpressⅠ、EmpressⅡ、In-CeramAlumin