不同箍高度与桩核材料对切牙应力分布影响的有限元分析及其临床意义

为解决根管治疗后牙齿修复中箍高度(ferrule height)与桩核材料(post-core materials)的交互作用问题，研究人员通过三维有限元分析(FEA)评估了5种材料(氧化锆/钛/玻璃纤维/PEEK/CFR-PEEK)在0/1/2 mm箍高度下的应力分布。结果表明：增加箍高度可显著降低刚性材料(氧化锆/钛)的应力集中，而PEEK材料在无箍情况下界面应力最高。该研究为临床根据剩余牙体组织选择合适桩核材料提供了生物力学依据。

　　

牙齿因龋坏、外伤等原因缺损后，根管治疗往往成为"救命稻草"，但这些"死髓牙"比健康牙脆弱30%-40%，主要由于牙本质8%-12%的脱水率导致力学性能改变。如何为这些"脆弱的战士"选择合适的"盔甲"——桩核修复系统，成为口腔修复领域的核心难题。传统金属桩核虽坚固但易导致牙根劈裂，而新兴的聚醚醚酮(PEEK)材料弹性模量接近牙本质，理论上应是理想选择。但临床发现，修复效果不仅取决于材料本身，更与牙齿剩余组织的"铠甲边沿"——箍高度(ferrule)密切相关。

为破解这一生物力学迷题，国内研究人员在《International Dental Journal》发表研究，通过三维有限元分析构建上颌中切牙模型，模拟0/1/2 mm三种箍高度下五类桩核材料(氧化锆/钛/玻璃纤维/PEEK/碳纤维增强PEEK)的应力响应。研究采用CBCT扫描获取牙齿几何参数，通过MIMICS 21和GEOMAGIC WRAP 17.0软件重建三维模型，在SOLIDWORKS 10.0中组装不同箍高度的实验组，最终通过ANSYS进行网格划分和力学分析。加载100 N、45°的咬合力模拟前牙功能运动。

VM应力在FC与PC界面的分布
结果显示：桩-水泥(PC)界面应力始终大于箍-水泥(FC)界面，PEEK组在0 mm箍时PC界面应力达峰值(5.3461 MPa)，比2 mm箍高组高183%。应力分布位置随箍高度变化：0-1 mm组应力集中于唇侧，2 mm组转移至腭侧。

桩核内部的VM应力分布
氧化锆桩在无箍情况下应力最高(136.07 MPa)，是PEEK组的3.4倍。随着箍高度增加，刚性材料应力降幅更显著：2 mm箍使氧化锆应力降低54.964 MPa，而PEEK仅降20.67 MPa。

牙根组织的应力响应
无箍情况下，PEEK组牙根应力最大(16.142 MPa)，比氧化锆组高20%。有趣的是，2 mm箍时PEEK组牙根应力(18.684 MPa)反而低于CFR-PEEK组(19.146 MPa)，显示低弹性模量材料在充足箍支持下可优化应力分布。

水泥层的力学表现
冠部水泥层(cement layer c)应力普遍高于桩周水泥层(cement layer p)。PEEK组在0 mm箍时cement layer c应力达9.0111 MPa，是氧化锆组的1.2倍，但该差异在2 mm箍时缩小至1.2倍。

讨论指出，箍高度通过两种机制影响修复效果：机械性箍效应(hoop effect)可分散咬合力，而生物力学补偿效应能中和材料-牙本质的弹性模量差异。特别值得注意的是，CFR-PEEK(弹性模量18 GPa)与牙本质(18.6 GPa)近乎完美匹配，在2 mm箍支持下展现出最优应力分布。临床启示在于：当剩余牙体高度不足(<1 mm)时，应避免使用纯PEEK桩核；而氧化锆等刚性材料则需至少2 mm箍高度才能避免应力集中。该研究首次系统揭示了材料-箍高度交互作用的定量规律，为精准化修复方案选择提供了科学依据。