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为解决树脂基复合材料应用下经典与保守窝洞制备平衡问题，研究人员开展 Class II 窝洞尺寸对树脂及天然牙结构力学性能影响的 3D-FEA 研究，发现中等尺寸窝洞应力集中较低，为临床优化窝洞设计提供依据。
牙齿作为人体最坚硬的器官，承担着咀嚼、发音等重要功能，但龋齿、外伤等因素导致的牙齿缺损却十分常见。在牙齿缺损的修复领域，一直存在着经典洞型预备与保守微创策略的博弈。传统的 G.V. Black 经典洞型制备理念强调机械固位，往往需要去除较多健康牙体组织，而随着树脂基复合材料和粘接技术的发展，微创 dentistry（MID）理念倡导尽可能保留健康牙体组织，但如何在两者之间找到平衡点，确保修复体的长期稳定性和剩余牙体结构的完整性，一直缺乏明确的科学依据。过往研究中，银汞合金修复因 “预防性扩展” 原则导致的牙体损伤问题逐渐显现，而树脂修复虽在保存牙体方面有优势，但不同窝洞设计下的应力分布规律尚不清晰，这使得临床医生在面对不同缺损情况时难以抉择最佳方案。
为了破解这一难题，上海交通大学医学院附属第九人民医院的研究人员开展了一项具有针对性的研究，相关成果发表在《BMC Oral Health》。该研究旨在通过三维有限元分析（finite element analysis, FEA）探讨窝洞尺寸（长度、宽度、深度）对树脂复合材料修复体及天然牙结构力学性能的影响，以期为不同牙齿缺损情况提供最优窝洞设计方案，平衡传统与保守制备原则。
研究人员首先选取了一颗完整的人类下颌恒磨牙，通过微计算机断层扫描（micro-CT）获取高分辨率的断层图像，利用 Mimics 软件进行三维重建，构建了包含牙釉质、牙本质和牙髓腔的精准牙齿模型。随后，依据 G.V. Black 经典原则，设计了 12 个不同尺寸的 II 类洞模型，包括近中 - 咬合面（MO）和近中 - 咬合面 - 远中（MOD）类型，具体参数涵盖宽度（W_{1/4}、W_{1/3}、W_{2/5}、W_{1/2}、W_{2/3}）、深度（D_{1/2}、D_{2/3}、D_{3/4}、D_{4/5}）和长度（L_{1/3}、L_{1/2}、L_{2/3}、L_{4/5}、L_{1}）。通过布尔运算在牙齿模型上创建窝洞，填充树脂复合材料后，将模型导入 HYPERMESH 和 ABAQUS 软件进行网格划分和力学模拟，施加 500N 垂直咬合载荷，分析最大主应力（maximum principal stress, MaxPS）分布。
应力分布与窝洞尺寸的关系
通过静态线性有限元分析发现，不同尺寸的窝洞在牙釉质、牙本质和树脂中的应力分布呈现显著差异。中等尺寸窝洞表现出较低的应力集中，例如深度为D_{2/3}的窝洞，其牙本质中的 MaxPS 值（32.796 MPa）显著低于更深（D_{3/4}，61.499 MPa）或更浅（D_{1/2}，38.724 MPa）的窝洞。长度方面，全长（L_{1}）设计的窝洞应力低于 4/5 长度（L_{4/5}），牙本质中 MaxPS 值分别为 44.929 MPa 和 73.362 MPa，显示出完整长度对分散应力的优势。宽度的影响则呈现非线性趋势，牙釉质在W_{1/2}时应力最小，牙本质在W_{1/4}时最低，而树脂在W_{1/3}时表现最佳，过大的宽度（W_{2/3}）会导致各组分应力显著升高。
关键界面的应力特征
研究还发现，应力集中主要出现在釉牙本质界（enamel-dentin junction, EDJ）和釉牙骨质界（enamel-cementum junction, CEJ），这与不同材料的弹性模量差异密切相关。牙釉质（80 GPa）的高刚性使其应力向牙本质（18 GPa）和树脂（20 GPa）传递时产生突变，尤其是在 CEJ 处因弹性模量不连续导致应力传递中断，进而引发局部集中。牙髓腔附近的牙本质区域应力值较高，提示在临床操作中需注意对牙髓的保护，缓冲材料的应用可能有助于减少应力对牙髓的刺激。
模型验证与临床启示
通过网格收敛分析确保模型的可靠性后，研究结果表明窝洞尺寸是影响修复体与牙体应力分布的关键因素。经典制备中的部分设计（如合适的深度和长度）仍具有力学优势，而保守制备需在保存牙体与力学稳定间权衡。例如，MOD 洞型在剩余牙体组织小于 1/5 长度时可能更适宜，而宽度超过 1/2 的窝洞需谨慎评估，必要时采用高弹性模量的树脂材料或冠修复以分散应力。
研究结论指出，窝洞尺寸对修复体和牙体组织的应力分布具有决定性影响，中等尺寸窝洞在变形吸收和应力传递方面表现最优，为临床窝洞制备提供了 “量体裁衣” 的科学依据。然而，研究也存在一定局限性，如未考虑牙周组织和粘接层的影响，未来需结合体外实验进一步验证。该研究不仅深化了对牙齿修复生物力学的理解，更推动了个性化修复方案的发展，有望在临床实践中减少不必要的牙体损伤，提升修复效果的长期稳定性，为微创牙科的精准化发展奠定了重要基础。
