上颌磨牙近中-咬合-远中缺损及根尖下方缺损处深边缘抬高辅助修复体的生物力学评估：三维有限元分析与体外研究

《Dental Materials》：Biomechanical evaluation of deep margin elevation-assisted overlays for Mesio-Occluso-Distal and sub-CEJ defects in maxillary molars: A 3D finite element analysis and in vitro study

本研究通过体外变形分析、断裂抗力测试和3D有限元分析，评估深边缘提升（DME）技术及两种修复材料（IPS e.max CAD和Lava Ultimate）在上颌MOD磨牙亚冠边缘修复中的生物力学效果。结果显示，2mm DME结合Lava Ultimate材料能优化应力分布，提高抗断裂性能，且有限元分析与实验数据高度相关。

　　本研究探讨了在上颌磨牙中存在中-近-远中（MOD）龈下缺陷的情况下，使用深缘提升（DME）技术与不同修复材料进行覆盖修复的生物力学影响。通过体外变形分析、抗折测试以及三维有限元分析（FEA）等方法，评估了不同修复方案对牙齿结构和修复体性能的影响，旨在为临床修复提供科学依据。研究结果表明，随着龈下缺陷深度的增加，修复体的抗折能力逐步下降，而采用DME技术将修复边缘提升至龈上位置，并选择特定的修复材料，能够显著改善修复体的生物力学性能，从而延长修复体的使用寿命。

上颌磨牙因其解剖结构复杂，常面临较为严重的生物力学挑战。特别是当存在MOD型龈下缺陷时，牙齿的完整性受到严重影响，修复体的边缘完整性、抗折能力以及整体稳定性均可能下降。这类缺陷通常由龋坏或其他牙体疾病引起，其深度可能延伸至牙釉质-牙本质交界处（CEJ）。CEJ作为牙齿的一个特殊解剖区域，其结构和力学特性与牙冠部分存在显著差异。牙釉质和牙本质的弹性模量不同，且CEJ处存在结构上的不连续性，导致该区域在受到咀嚼力等外部载荷时更容易产生应力集中，从而增加修复失败的风险。因此，针对CEJ区域的修复，不仅需要考虑材料的物理和机械性能，还需关注其在修复过程中的生物力学表现。

传统修复方法如牙冠延长术和正畸牵引术在处理龈下缺陷时存在诸多局限。牙冠延长术虽然可以将修复边缘提升至龈上，但其侵入性较强，可能影响牙齿的根部结构和整体稳定性。而正畸牵引术则需要较长时间的治疗周期，难以满足急症修复的需求。相比之下，DME技术提供了一种更为微创且高效的解决方案。该技术通过使用复合树脂重建龈下牙体缺损，将修复边缘移至龈上，从而在不破坏牙根结构的前提下改善修复体的边缘完整性和抗折性能。此外，DME技术还能够提高粘接效果，减少龈下区域的感染风险，并增强修复体的适应性。

本研究通过构建三种不同龈下边缘位置的MOD型覆盖修复模型，分别对应于边缘位于CEJ上方1毫米、与CEJ平齐以及位于CEJ下方1毫米的情况。其中，第三种模型（位于CEJ下方）经过DME处理后，生成了两种新的模型：边缘提升至龈上1毫米的模型4和边缘与CEJ平齐的模型5。这些模型分别采用两种不同的修复材料进行修复，即IPS e.max CAD和Lava Ultimate，从而形成十个测试组（E1–E5/L1–L5）。研究通过体外变形分析和抗折测试，评估了不同模型在受到载荷时的变形程度、抗折能力以及修复失败模式。同时，利用三维有限元分析对修复体、粘接层和DME层的应力分布进行了量化分析，并通过交叉方法验证了FEA模型的准确性。

研究结果表明，不同模型在受到载荷时表现出不同的变形行为。所有样本中，近中区域的微应变均大于远中区域，且使用IPS e.max CAD材料的样本表现出更低的微应变值。这说明在修复过程中，近中区域更容易受到应力集中，而使用弹性模量较低的材料可能有助于降低该区域的应变水平。此外，抗折测试显示，边缘位于CEJ下方的模型3的抗折能力最弱，其灾难性失败率高于边缘位于龈上的模型。相比之下，采用2毫米DME技术将边缘提升至龈上1毫米的L4组表现出最佳的生物力学性能，其载荷能力显著提高。这表明，通过DME技术提升修复边缘至龈上位置，不仅能够改善修复体的抗折性能，还能够有效降低修复失败的风险。

在三维有限元分析中，研究发现IPS e.max CAD和Lava Ultimate材料在不同的模型中表现出不同的应力分布特征。E1和L1组（边缘位于CEJ上方1毫米）的修复体能够实现较为均匀的应力分散，而E3和L3组（边缘位于CEJ下方1毫米）则表现出明显的应力集中现象。进一步分析显示，采用DME技术后的E4、E5、L4和L5组，其应力分布更加均匀，修复体的Von Mises应力（VMS）水平显著降低。这表明，DME技术的应用有助于缓解修复边缘处的应力集中，从而提高修复体的稳定性。此外，DME层本身在应力分布中起到了关键作用，其集中了近中方向的应力，这在FEA与体外实验的对比分析中得到了验证。

研究还指出，修复材料的弹性模量对生物力学性能具有重要影响。IPS e.max CAD和Lava Ultimate材料虽然在某些方面表现出相似的性能，但它们的弹性模量差异可能导致不同的应力分布模式。例如，在边缘位于CEJ下方的模型中，IPS e.max CAD材料的应力集中程度低于Lava Ultimate，这可能与其较高的弹性模量有关。然而，在采用DME技术后，两种材料的应力分布均趋于均匀，表明DME技术能够有效弥补材料性能差异带来的影响。这一发现对于临床修复具有重要意义，因为它表明即使在材料性能存在差异的情况下，DME技术仍然能够提供较为理想的修复效果。

此外，本研究还引入了一种创新的体外实验方法，即实时应变测量系统。该系统能够精确量化在功能载荷作用下，近中和远中CEJ区域的应变响应。这一方法弥补了传统研究中对材料变形行为关注不足的缺陷，使得研究人员能够更全面地了解修复体在不同载荷条件下的表现。应变测量结果显示，近中区域的应变水平普遍高于远中区域，且不同材料的应变响应存在差异。这些数据为理解修复体在咀嚼过程中的受力情况提供了重要的依据，同时也为优化修复方案提供了参考。

在讨论部分，研究者进一步分析了DME技术对修复体性能的影响。他们指出，虽然DME技术能够改善修复边缘的稳定性，但其对修复体整体抗折能力的影响需要综合考虑。例如，在某些情况下，DME技术可能并不会显著降低修复体的抗折能力，甚至可能在某些材料和模型中提供增强效果。这一结论与抗折测试的结果相吻合，即L4组的抗折能力优于非DME组。此外，研究还强调了修复材料选择的重要性，指出在不同模型和载荷条件下，材料的弹性模量可能对修复体的应力分布和长期稳定性产生显著影响。

总体而言，本研究通过系统的实验设计和分析方法，揭示了DME技术与修复材料在上颌磨牙MOD型龈下缺陷修复中的关键作用。研究结果表明，随着龈下缺陷深度的增加，修复体的抗折能力和整体稳定性会逐步下降，而采用DME技术将修复边缘提升至龈上位置，并结合合适的修复材料，能够有效改善这些性能。因此，对于存在严重MOD型龈下缺陷的上颌磨牙，建议优先采用DME技术，并选择具有合适弹性模量的修复材料，以提高修复的成功率和长期效果。

本研究的意义在于，它为临床修复提供了新的思路和技术支持。传统的修复方法往往无法兼顾修复体的稳定性和牙齿的生物力学特性，而DME技术的应用则为解决这一问题提供了可行的方案。通过将修复边缘提升至龈上位置，不仅能够改善粘接效果，还能够减少修复体与牙龈组织之间的相互作用，从而降低微渗漏和边缘微裂的风险。此外，修复材料的选择也需要结合具体的临床需求和生物力学特性，以确保修复体在长期使用过程中能够保持良好的性能。

在实际临床应用中，DME技术的应用需要严格遵循操作规范，以确保修复体的边缘完整性和粘接效果。同时，修复材料的性能也需要经过充分的评估和测试，以确定其是否适合特定的修复方案。例如，IPS e.max CAD和Lava Ultimate材料虽然在某些方面表现出相似的性能，但它们的弹性模量和粘接特性可能有所不同，因此需要根据具体情况选择合适的材料。此外，修复体的设计也需要考虑牙齿的形态和功能需求，以确保其在承受咀嚼力等外部载荷时能够保持良好的稳定性。

研究结果还表明，DME技术能够显著改善修复体的应力分布，使其更加均匀，从而降低局部应力集中带来的风险。这一发现对于优化修复方案具有重要意义，因为它表明DME技术不仅能够改善修复边缘的稳定性，还能够增强修复体的整体性能。因此，在处理上颌磨牙MOD型龈下缺陷时，DME技术应被视为一种重要的修复手段，尤其是在需要提升修复边缘位置的情况下。

此外，本研究还强调了材料变形行为在修复过程中的重要性。传统的研究方法往往更关注修复设计对牙齿应力分布的影响，而忽视了材料本身的变形特性。然而，材料的变形行为可能对修复体的长期稳定性产生深远影响。例如，在受到周期性载荷作用下，材料的局部变形可能导致粘接层的疲劳和微裂，从而影响修复体的使用寿命。因此，在修复方案设计时，不仅需要考虑修复边缘的位置，还需要综合评估材料的变形特性，以确保修复体在长期使用过程中能够保持良好的性能。

综上所述，本研究通过结合体外实验和三维有限元分析，系统地评估了DME技术与不同修复材料在上颌磨牙MOD型龈下缺陷修复中的应用效果。研究结果表明，随着龈下缺陷深度的增加，修复体的抗折能力和稳定性会逐步下降，而采用DME技术能够有效改善这些性能。因此，对于存在严重MOD型龈下缺陷的上颌磨牙，建议采用DME技术，并结合具有合适弹性模量的修复材料，以提高修复的成功率和长期效果。这一研究不仅为临床修复提供了科学依据，也为未来相关领域的研究奠定了基础。