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

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

【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(lái)在口腔醫(yī)學(xué)應(yīng)力研究中的應(yīng)用中越來(lái)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(jìn)展作一綜述?！娟P(guān)鍵詞】三維有限元分析法根管預(yù)備應(yīng)力分析【Abstract】Thethree-dimensionalfiniteelementmethodisoneofthemostimportantmethodsinthestudyoforalbiomechanics，Usedmoreandmorewidelyintheresearchoforalmedicinestress，Thisreviewwasrepresentedontheapplicationandresearchofthree-dimensionalfiniteelementmethodincurvedrootcanalpreparationbyThreekindsofinstrument.【Keywords】three-dimensionalfiniteelementmethodrootcanalpreparationstressanalysis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(guò)程中易出現(xiàn)喪失工作長(zhǎng)度，根尖敞開(kāi)，肘部形成以及根管偏移等問(wèn)題，鎳鈦器械雖然具有效率高，成形效果好等優(yōu)點(diǎn)，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(dāng)中的一大難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)研究[1]表明，在根管預(yù)備過(guò)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(shí)器械的正確選擇，本文就對(duì)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(jìn)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(jì)銼，由于K銼的切削能力較強(qiáng)、成形能力較好及成本低的優(yōu)點(diǎn)，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(duì)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(shí)對(duì)根管壁受力有不同影響，35號(hào)K型銼預(yù)備根管時(shí)根管壁所受的應(yīng)力相對(duì)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(duì)根管進(jìn)行預(yù)備，完成預(yù)備及充填后進(jìn)行牙齒的折裂載荷測(cè)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(jiàn)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(shí)，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(shí)，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(diǎn)，即順螺紋扭轉(zhuǎn)更容易引起折斷，與多數(shù)學(xué)者觀點(diǎn)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(shí)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(jìn)而減少器械變形損傷。臨床上通常用標(biāo)準(zhǔn)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(xì)小且有彎曲，可能出現(xiàn)根尖偏移等情況[5]研究證明，無(wú)論何種類型的不銹鋼器械在彎曲根管的預(yù)備過(guò)程中，因其本身具有較大的鋼性，隨著器械號(hào)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(diǎn)消失等并發(fā)癥[6]。.有研究認(rèn)為，K銼對(duì)根尖1/3段清理不夠，尤其在彎曲根管的預(yù)備時(shí)，而且器械的號(hào)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。2ProTaper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，F(xiàn)2，F(xiàn)3)組成。ProTaper銼的橫截面為凸三角形，切削力較強(qiáng)，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(shí)凸面形和螺旋三角橫斷面器械抗力矩最強(qiáng)，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(shì)進(jìn)入，防止過(guò)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(jì)認(rèn)為在預(yù)備根管時(shí)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(kāi)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(diǎn)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(bào)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(shí)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(lái)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(diǎn)相同的扭轉(zhuǎn)力作用下，約束點(diǎn)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(dāng)采用步退法時(shí)，根管銼尖端與根管壁接觸；而當(dāng)采用冠向下法時(shí)，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(wú)接觸，采用步退法時(shí)，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(jìn)出的應(yīng)力變化幅度和退出根管瞬間的殘留應(yīng)力后認(rèn)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(duì)根管側(cè)壁切削增加，引起了人們對(duì)是否會(huì)降低牙根抗折強(qiáng)度的擔(dān)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(kuò)展，有利于根管的沖洗和充填，但同時(shí)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(lái)對(duì)根管應(yīng)力的有限元研究也表明，根管壁厚度的減小會(huì)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(duì)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。三維有限元分析法為根管預(yù)備進(jìn)行力學(xué)研究提供了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，但有限元法也有其不足，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)有限剖分的單元代替結(jié)構(gòu)整體，所以對(duì)予有