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上前牙牙外傷是口腔科常見的問題，其中冠根折患牙的保留常常需要在樁核冠修復前實施牙冠延長術以滿足生物學寬度和修復的要求。當牙齒折斷達齦下過深，為暴露斷緣需去除過多牙槽骨時，將會嚴重影響術牙或鄰牙的牙周支持組織，因此，術前需明確何種折裂類型或折裂深度為牙冠延長術的不良適應征。既往有少數(shù)相關研究，但尚缺少相應的力學依據(jù)。
本研究擬采用先進的Micro-CT掃描技術和三維激光掃描技術、DICOM數(shù)據(jù)直接建模法、逆向工程技術和有限元分析法，建立上頜中切牙和不同冠根折類型實施牙冠延長術后樁核冠修復的三維有限元模型(下文均簡稱為冠延長術模型)，加載靜態(tài)載荷后分別進行力學分析，得出不適于上前牙牙冠延長術的折裂類型，為冠延長術在臨床的合理應用提供指導。本研究參照王惠蕓的我國人牙的測量和統(tǒng)計資料選擇1顆上頜中切牙，該離體牙解剖形態(tài)無異常，牙體完整，無齲壞；X線片顯示牙髓腔內(nèi)無根充影像。牙齒全長26.65mm，冠長12.24mm，根長14.43mm，冠寬8.74mm，頸寬6.49mm，冠厚7.92mm，頸厚6.81mm。
將離體牙平放在Siemens InveonCT載物臺上，使離體牙與地面平行，掃描中線與牙長軸對齊，固定后進行掃描。掃描條件：電壓80kV，電流500mA，層厚35um。共獲取800層掃描數(shù)據(jù)，所得圖像保存為DICOM格式。
將離體牙放入標準全牙列陰模中(Nissin Dental ProductsInc 日本)，翻制石膏模型，截取離體牙四周的石膏塊，用石膏模型模擬離體牙周圍的牙槽骨輪廓。牙冠表面噴色后，將石膏塊底部固定在3shapeD700牙齒印模掃描儀內(nèi)，調(diào)整石膏塊角度，避免存在倒凹區(qū)，掃描完成后將數(shù)據(jù)儲存為STL格式。
將離體牙DICOM數(shù)據(jù)輸入到Mimics10.0軟件中，提取其中180層掃描數(shù)據(jù)構建實體模型。標記牙齒三維方向，調(diào)整閾值，通過牙齒不同結構之間灰度值不同，分別提取牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙髓腔結構，構建三維模型，將數(shù)據(jù)保存為STL文件輸入到Geomagicstudio9.0軟件；再將石膏模型激光掃描所獲取的STL文件輸入到Geomagicstudio9.0軟件，去除一些由噪點引起的不光滑結構；然后將牙體模型和模擬牙槽骨模型拼合，調(diào)整牙齒的位置，將釉牙骨質(zhì)界(cemental enamel junction，CEJ)移至牙槽嵴頂冠方2mm處；在根尖根方數(shù)毫米外截除多余的牙槽骨，并封閉橫截面，形成完整的離體牙和牙槽骨的三維模型。將上述數(shù)據(jù)輸入到ANSYS軟件，利用布爾運算，在牙槽骨包繞的牙根表面形成牙周膜結構，厚0.2mm；將牙槽骨分為骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)和固有牙槽骨，骨皮質(zhì)厚2mm，固有牙槽骨厚0.5mm；將形成的三維模型命名為天然牙模型，如圖1。
上前牙冠根折多為唇舌向折裂，且舌側折裂較唇側更靠近根方。根據(jù)上述臨床特點，在離體牙的唇舌側分別標定3個斷緣的位置，兩者連線即可確定斷面的位置和方向，具體的設計如圖2。根據(jù)上述設計，在ANSYS軟件中利用布爾運算形成不同冠根折類型的三維實體模型，分別命名為B1L1、B1L2、B1L3、B2L1、B2L2、B2L3、B3L1、B3L2、B3L3。冠延長術要求骨嵴頂至斷緣滿足3mm的距離。修復設計：冠緣位于骨嵴頂冠方2．5mm，直角肩臺寬1mm，切端冠厚2mm，根尖處4mm牙膠尖，錐形樁直徑為牙根的1/3，冠金屬基底厚0.3mm，在ANSYS軟件中用0.3mm的殼結構模擬冠的金屬基底。在ANSYS14.0軟件中根據(jù)上述設計制作出樁核、金屬烤瓷融附全冠、牙膠尖、預備后牙本質(zhì)、去骨后的牙槽骨等結構模型，形成實驗所需三維實體模型，分別命名為B1L1c、B1L2c、B1L3c、B2L1c、B2L2c、B2L3c、B3L1c、B3L2c、B3L3c(圖)，以B1L1c模型為例，模型中的不同結構見圖。
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