不同治疗方式对颈部外吸收上颌切牙应力分布影响的有限元分析

《BMC Oral Health》：Impact of treatment modalities on stress distribution in maxillary incisors with varying levels of external cervical resorption: a finite element analysis

　　本研究针对外部颈部吸收(ECR)导致牙齿结构薄弱的问题，通过有限元分析(FEA)系统评估了不同修复材料（如MTA、Biodentine、BioAggregate等）对不同程度ECR缺损的上颌中切牙应力分布的影响。结果表明，颊侧ECR缺损产生的应力显著高于腭侧，而采用牙胶尖联合Biodentine修复的方案在颊侧缺损中表现最佳。该研究为临床ECR治疗的材料选择提供了生物力学依据，对提升患牙长期存活率具有重要意义。

　　

当牙齿颈部出现神秘"蛀洞"——外部颈部吸收(External Cervical Resorption, ECR)，牙医们面临着一个棘手难题：这些看似微小的缺损会像隐形杀手般悄然削弱牙齿结构，导致患者在正常咀嚼时突然牙折。更令人困扰的是，面对不同位置、不同大小的吸收缺损，临床医生该如何选择修复材料才能最大程度保护患牙？传统观点认为钙硅酸盐材料具有生物相容性优势，但其力学性能是否足以抵抗日常咀嚼产生的复杂应力，特别是对承受较大咬合力的上颌前牙而言，仍缺乏系统研究。

为解答这一临床难题，伊斯坦布尔大学的研究团队在《BMC Oral Health》发表了创新性研究，通过计算机模拟技术揭示了不同治疗方案对ECR患牙应力分布的影响规律。研究人员采用有限元分析(Finite Element Analysis, FEA)这一工程学领域的尖端技术，构建了包含牙齿多层结构和周围支持组织的精细三维模型，模拟了临床常见的14种ECR缺损形态和11种修复方案，首次系统揭示了缺损位置与材料选择之间的内在关联。

关键技术方法包括：基于微CT(Micro-CT)扫描数据建立上颌中切牙及周围组织的三维几何模型；设计不同高度（2.28mm/4.66mm）和环绕角度（45°/90°）的ECR缺损；采用ANSYS软件进行网格划分和力学模拟；应用100N斜向载荷模拟功能性咬合力；通过冯·米塞斯应力(Von Mises stress)评估牙本质应力分布。

结果

应力分布特征

研究发现无ECR缺损的根管治疗牙（对照组）牙本质最大应力值为20.66MPa，而所有ECR模型应力值均显著增高。特别值得注意的是，在缺损参数相同的情况下，87%的颊侧ECR模型最大应力值高于腭侧缺损，均值分别为56.29MPa和35.35MPa，表明颊侧缺损的骨折风险更高。应力分布图显示，最大应力集中出现在缺损边缘和牙根颈部的压缩侧。

修复材料性能比较

在所有测试方案中，完全使用BioAggregate填充根管和缺损（模型11）产生的平均应力最低（5.79±0.11MPa），而牙胶尖(Gutta Percha, GP)联合玻璃离子水门汀(Glass Ionomer Cement, GIC)修复（模型5）方案应力最高（6.19±0.05MPa）。钙硅酸盐材料（MTA、Biodentine、BioAggregate）整体表现优于传统材料，其弹性模量更接近牙本质，能更有效地分散应力。

位置特异性治疗方案

对于颊侧ECR，牙胶尖联合Biodentine修复（模型2）方案表现最佳，最大应力均值为44.91MPa；而完全使用BioAggregate的方案反而产生最高应力（69.89MPa）。相反，对于腭侧ECR，牙胶尖联合GIC方案能最大程度降低应力集中（30.41MPa）。这一反差现象提示修复材料的选择需充分考虑缺损位置的特殊生物力学环境。

讨论与结论

本研究通过精细化有限元模型，首次系统揭示了ECR缺损位置对治疗方案的决定性影响。研究结果明确推翻了两个原假设：ECR缺损的高度、角度和位置显著影响牙本质应力分布；不同修复材料组合对牙齿力学行为产生明显差异。

颊侧ECR之所以风险更高，源于其处于咬合力的主要承受区。当斜向力作用于腭侧面时，牙齿向颊侧弯曲，使颊侧颈部的拉应力急剧增加。此时若使用高刚度材料（如BioAggregate，弹性模量26,000MPa）修复，会形成"硬点效应"，阻碍正常的应力分散。而中等刚度材料（如Biodentine，22,000MPa）既能提供足够支撑，又允许适当形变缓冲咬合力。

临床意义方面，该研究为ECR治疗提供了精准化方案选择依据：对于风险较高的颊侧缺损，推荐采用牙胶尖根管充填联合Biodentine缺损修复的组合方案；而对于腭侧缺损，则可考虑使用GIC等传统材料以降低治疗成本。值得注意的是，平均应力反映长期力学行为，而最大应力指示骨折风险，临床决策需综合考量两者。

研究局限性包括采用线性静态模型而非动态负载模拟，以及将各向异性结构简化为各向同性材料。未来研究可结合疲劳测试和临床随访数据，验证这些计算机模拟结果的临床相关性。

这项研究标志着牙科生物力学研究从"一刀切"向"精准定制"的重要转变，为基于缺损特征个性化选择修复材料提供了科学依据，对提高ECR患牙的长期存活率具有重要临床指导价值。