臺灣博碩士論文加值系統

牙橋與支台齒界面結合的強度對於傳統式牙橋與馬利蘭牙橋(Maryland bridge) 在臨床應用上是一個非常重要的考量因素。本研究利用二維及三維有限元素分析針對咬合應力與界面破壞之關係進行探討 , 根據本研究所建立二維傳統固定式牙橋之有限元素模型分析結果發現 , 除了酸性物質的腐蝕作用是導致傳統牙橋失敗之原因外 , 由咬合所產生的應力效應亦是造成牙橋與支台齒界面加速破壞之主要原因 ; 另外當第二大臼齒齒槽骨減少時 , 牙橋界面之破壞程度較牙週支持正常時為緩和 , 但會造成第二小臼齒之齒槽骨以及連結體處之應力值增加 , 因此咬合力對於界面破壞具有非常大之影響。由於Maryland bridge幾何結構的複雜 , 無法以二維有限元素模擬 , 因此本研究利用CAD系統建立Maryland bridge與支台齒之三維有限元素模型 , 並針對金屬薄片與下顎第二大臼齒界面進行應力分析 , 結果發現當界面尚未發生破壞時 , 作用於第二大臼齒之頰側遠心咬頭 , 並向頰側呈45°之咬合力會對界面末端下方造成應力集中之現象而容易導致界面產生破壞 ; 同時本研究亦探討咬合力在界面破壞後之影響 , 由分析結果得知在研究所模擬的兩種破壞模式下 , 咬合力均會造成界面產生應力集中的情形並沿著金屬薄片下緣往牙橋本體方向發生 , 故界面應沿著此方向破壞 , 但這現象卻與臨床觀察之破壞趨勢不同 , 因此本研究推斷當界面產生破壞後 , 應力可能並非導致界面產生加速破壞的最主要原因 , 酸性物質的腐蝕作用可能係一更重要之因素。

The interface condition between tooth structure and metal prosthesis is an important factor for traditional FPD (fixed partial denture) and Maryland bridge treatments. A frequent cause of FPD failure is the separation of the retainers from its abutment tooth. Other than the biological concern (e.g., acid erosion), the state of the stress level might be a significant issue which speed up the terminal interface to separate when inappropriate occlusal forces were applied on the structure. This study employed the non-linear finite element approaches (including two- and three-dimensional models) to evaluate the role of the occlusion for the interface de-bonding in FPD distal-terminal margin. For the traditional FPD, two-dimensional plan stress model was analyzed and the results showed that other than acid erosion, interface stress induced by the occlusion could speed up the FPD failure. This stress raiser of the interface could be reduced by the decreasing of the periodontal support of the second molar, but with the price of increasing the stress in the interface and alveolar bone of the second premolar. The metal-to-abutment tooth interface of Maryland bridge was more important than traditional FPD due to its structure design. The results of the three-dimensional simulation showed that the occlusion could be a reason to induce the initial of Maryland bridge interface failure, but might not the most important factor to speed up the failure of the interface under two different failure modes simulated in this study.

目 錄
中文摘要………………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………………VIII
第一章 緒論……………………………………………………………………1
1.1 研究背景……………………………………………………………1
1.1.1傳統固定式牙橋結構與臨床失敗原因……………………………2
1.1.2 馬利蘭牙橋 (Maryland bridge) 結構與臨床失敗原因………5
1.2 文獻回顧……………………………………………………………8
1.2.1 傳統固定式牙橋…………………………………………………8
1.2.2馬利蘭牙橋 (Maryland bridge)…………………………………9
1.3 研究動機及目的……………………………………………………12
第二章 材料與方法…………………………………………………………13
2.1二維有限元素分析…………………………………………………13
2.1.1 二維有限元素模型之建立………………………………………13
2.1.2 界面結合型態之模擬……………………………………………14
2.1.3 邊界條件的給定及探討區域之定義……………………………17
2.2 三維有限元素分析…………………………………………………19
2.2.1 研究流程概述……………………………………………………19
2.2.2 Maryland bridge有限元素模型之建立………………………21
2.2.3 牙橋與支台齒界面受咬合力破壞影響的探討…………………24
2.2.4 界面破壞型式之模擬……………………………………………27
第三章 結果…………………………………………………………………29
3.1 二維有限元素分析…………………………………………………29
3.1.1 傳統式牙橋之二維有限元素模型………………………………29
3.1.2 正常牙週支持時界面之應力變化結果…………………………31
3.1.3 第二大臼齒牙週支持減少時界面之應力變化結果……………34
3.2 三維有限元素分析…………………………………………………34
3.2.1 Maryland bridge之三維有限元素模型………………………36
3.2.2 咬合力對於Maryland bridge與支台齒界面之影響…………37
3.2.3 界面破壞後之應力分析結果……………………………………40
第四章 討論…………………………………………………………………45
4.1傳統固定式牙橋 (二維有限元素分析)……………………………45
4.1.1 界面破壞位置之探討……………………………………………45
4.1.2 咬合應力與界面破壞之探討……………………………………45
4.1.3 二維有限元素分析存在之問題點探討…………………………47
4.2 Maryland bridge (三維有限元素分析)…………………………49
4.2.1 咬合應力與界面破壞之探討……………………………………49
4.2.2 界面破壞趨勢之探討……………………………………………50
4.2.3 三維有限元素分析存在之問題點探討…………………………51
第五章 結論…………………………………………………………………52
參考文獻………………………………………………………………………54
圖目錄
圖一 下顎第二大臼齒因長期動態負載而前傾………………………………1
圖二 (a) 未裝置的傳統固定式牙橋…………………………………………4
(b) 已裝置的傳統固定式牙橋…………………………………………4
(c) 傳統固定式牙橋之縱向斷面結構…………………………………4
圖三 (a) Maryland bridge裝置於支台齒上………………………………6
(b) Maryland bridge之結構示意圖…………………………………6
圖四 傳統固定式牙橋與Maryland bridge之比較。圖中左方為傳統
式牙橋 ,而右方為Maryland bridge…………………………………7
圖五 box與occlusal rest之設計 (箭頭之位置)…………………………11
圖六 固定式牙橋依不同材質區域之有限元素模型及負荷示意圖 ,
其中支台齒 (第二小臼齒與第二大臼齒) 的牙釉質部分以金
取代 ; 而右上方為補綴物與支台齒的界面處 , 本研究特別將
之標示並定義欲探討之節點位置 (由node 1沿著界面至node
11)。而圖最左處為正常之第一小臼齒………………………………16
圖七 研究流程………………………………………………………………20
圖八 Maryland bridge之三維有限元素模型建立流程……………………22
圖九 由CT所得之數位影像圖並經由”CTTOOL”抓取牙齒之輪廓………23
圖十 施力位置之示意圖……………………………………………………26
圖十一 臨床界面破壞型式之定義 , 區域一包含13個元素 ; 區域
二包含36個元素 (含區域一) ; 區域三包含101個元素 (含
區域一及二)。而破壞區域之邊界定義主要依該區域所包含
之元素邊界為主……………………………………………………28
圖十二 傳統固定式牙橋之二維有限元素模型……………………………30
圖十三 第二大臼齒牙週支持減少之有限元素模型………………………30
圖十四 (a) ~ (e)分別代表界面之遠心末端處開始產生破壞後 ,
contact 2 nodes、4 nodes、6 nodes、8 nodes及10 nodes
(五種破壞形式) 的最大主應力圖 , 圖中每一曲線上之任
一點具有相同的主應力值 , 且曲線愈密集代表該處的應力
值愈大………………………………………………………………32
圖十五 固定式牙橋與第二大臼齒界面在已破壞之情況下 , 不同的
破壞階段之應力圖…………………………………………………33
圖十六 Maryland bridge與支台齒之實體模型……………………………36
圖十七 Maryland bridge之三維有限元素模型……………………………37
圖十八 界面尚未破壞之情況下 , 牙橋與第二大臼齒界面之末端下
方在承受不同咬合之正向應力與剪應力值………………………38
圖十九 牙橋與支台齒界面在承受最嚴重之咬合力 (loading type 4)
時 , 界面末端下方之最大主應力方向示意圖……………………39
圖二十 不同破壞區域之最大主應力分佈圖………………………………41
圖二十一 以界面應力決定界面發生破壞之方向…………………………42
圖二十二 (a) ~ (d)分別代表界面逐漸破壞之最大主應力圖……………43
表目錄
表一 材料特性………………………………………………………………18
表二 在六種不同之界面形式下 , 第二大臼齒之連接體處(connector)
Von Mises stress值………………………………………………35
表三 在六種不同之界面形式下 , 第二小臼齒之連接體處(connector)
的Von Mises stress值………………………………………………35
表四 在六種不同之界面形式下 , 第二小臼齒牙根尖之齒槽骨的Von
Mises stress值………………………………………………………35

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