单侧游离端可摘局部义齿应力分布的有限元分析:四种附着体设计的比较

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:BMC Oral Health 2.6

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  为明确单侧附着体固位可摘局部义齿(RPD)的优化设计,研究人员采用有限元分析法,对比四种下颌 KennedyⅡ 类 RPD 设计对基牙及剩余牙槽嵴的应力影响。发现传统设计应力最低,为临床选择提供依据。

  在口腔修复领域,KennedyⅡ 类牙列缺损(单侧游离端缺失)的修复一直是临床难题。由于缺乏腭部或远中基牙支持,传统可摘局部义齿(RPD)常面临应力分布不均、基牙负担过重或剩余牙槽嵴吸收等问题。尽管种植支持式义齿是理想方案,但受限于患者骨条件、全身状况及经济因素,精密附着体固位的 RPD 成为重要替代选择。然而,目前对于单侧附着体设计的最优方案尚无共识,不同附着体(如 OT 帽、双 OT 帽、迷你杆等)对基牙和剩余牙槽嵴的应力影响尚不明确,亟需通过科学手段对比分析。
为解决这一临床争议,英国埃及大学(British University in Egypt)的研究团队开展了一项有限元分析(FEA)研究,旨在比较四种不同附着体固位的下颌 KennedyⅡ 类 RPD 设计在模拟咬合载荷下的应力分布差异。该研究成果发表于《BMC Oral Health》,为临床选择提供了重要的力学依据。

研究采用教育用环氧树脂下颌 KennedyⅡ 类模型(以第一前磨牙为末端基牙),对缺牙侧尖牙和第一前磨牙进行预备,制作联冠修复体,健侧采用双 Aker 卡环及近中支托实现间接固位。通过 3Shape 扫描仪获取模型数据,利用 Blender4dental 软件设计四种 RPD 方案:①OT 帽附着体单侧 RPD(设计 1);②双 OT 帽附着体单侧 RPD(设计 2);③迷你杆附着体单侧 RPD(设计 3);④OT 帽附着体联合跨牙弓主连接体的传统 RPD(设计 4)。随后通过 Meshmixer 和 Abaqus 软件进行网格划分和有限元分析,在缺牙侧磨牙区施加垂直载荷 200 N、切向载荷 23.5 N,前磨牙区施加垂直载荷 140 N、切向载荷 16.45 N,分析基牙及剩余牙槽嵴的 von Mises 应力分布。

研究结果


整体应力与不同组件应力比较


传统设计(设计 4)的整体 von Mises 应力最低(15.19 MPa),显著低于其他单侧设计。金属冠和金属支架的应力同样以设计 4 最低(分别为 10.04 MPa 和 14.20 MPa),而迷你杆附着体设计(设计 3)的金属支架应力最高(80.22 MPa)。值得注意的是,迷你杆设计的丙烯酸基托应力最低(10.22 MPa),可能与其结构分布有关。

基牙与剩余牙槽嵴应力分析


在基牙应力方面,传统设计(设计 4)诱导的应力最低,单侧设计中 OT 帽附着体(设计 1)的基牙应力(0.464 MPa)低于双 OT 帽(设计 2,0.532 MPa)和迷你杆(设计 3,0.486 MPa)。然而,在剩余牙槽嵴应力方面,传统设计依然表现最佳,单侧设计中迷你杆(设计 3)的牙槽嵴应力(1.598 MPa)低于双 OT 帽(设计 2,1.603 MPa)和 OT 帽(设计 1,1.616 MPa),其中 OT 帽附着体对牙槽嵴的应力传导最高。

不同区域应力分布特征


各设计中,第二磨牙区的应力普遍高于第一磨牙区,这可能与游离端鞍基长度及应力传导路径相关。研究还发现,双 OT 帽附着体因较长的阳性组件臂导致更大扭矩,进而增加基牙负担,而迷你杆的水平向设计通过扩大接触面积减少了牙槽嵴应力。

研究结论与讨论


传统跨牙弓设计的 RPD 通过主连接体实现全牙弓应力分布,显著降低基牙和剩余牙槽嵴的应力,仍是应力控制的 “金标准”,尤其适用于基牙薄弱或牙槽嵴条件差的患者。单侧附着体设计中,OT 帽附着体对基牙保护最佳,适合需保留基牙的病例,但需警惕其对牙槽嵴的高应力传导,避免用于薄弱牙槽嵴;双 OT 帽附着体仅建议用于牙周健康的强基牙,因其对基牙应力集中明显;迷你杆附着体在牙槽嵴应力控制方面表现较好,可作为牙槽嵴条件良好时的选择。

该研究通过有限元分析揭示了不同附着体设计的力学特性,为临床医生根据患者个体条件(如基牙健康度、牙槽嵴形态)选择 RPD 方案提供了量化依据。尽管研究未完全模拟生理动态载荷及个体差异,但其标准化对比为后续临床转化和进一步研究奠定了基础。未来结合应变仪验证及生物力学测试,将更全面评估各设计的临床适用性,推动 KennedyⅡ 类缺损修复的精准化发展。

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