牙體預(yù)備生物機械原理

第四章牙體預(yù)備生物機械原理

牙體預(yù)備(toothpreparation)泛指為恢復(fù)、改善或重建缺損、缺失人牙的解剖外形及生理功能，通過牙科器械對患牙或缺失牙相鄰牙牙體進行去齲及外形修整，以滿足修復(fù)體的固位、支持、外形、美觀及功能需要的技術(shù)操作。第一頁，共四十頁。第一節(jié)牙體及牙周組織功能結(jié)構(gòu)特點

牙體組織由四種組織構(gòu)成——牙釉質(zhì)(enamel）、牙本質(zhì)(denfin)、牙骨質(zhì)(cementum)和牙髓(pulp)。1．牙釉質(zhì)覆蓋在牙冠表面，厚度不均，由牙尖部向牙頸部逐漸變薄，正常牙冠其牙釉質(zhì)最厚處可達2-2．5mm，而最薄處似刀刃狀。第二頁，共四十頁。2.牙本質(zhì)是牙的主體，其脆性小于釉質(zhì)，其硬度為80KHN。牙本質(zhì)是一種無血管、礦化的有代謝力的結(jié)締組織。當牙本質(zhì)受到刺激后，在受損區(qū)相對應(yīng)的牙髓壁上逐漸形成修復(fù)性牙本質(zhì)，修復(fù)性牙本質(zhì)中牙本質(zhì)小管數(shù)目明顯減少，甚至無小管可見。第三頁，共四十頁。3.牙骨質(zhì)牙骨質(zhì)位于牙頸部以下的牙根區(qū)，是覆蓋在牙本質(zhì)表面的礦化硬組織，其在牙頸部較薄(20～50μm)，在根尖區(qū)、磨牙根分叉處較厚(約150-200μm)。

第四頁，共四十頁。4．牙髓牙髓是一種感覺非常敏感的組織，對冷、熱、切割、壓力和化學物質(zhì)刺激均可產(chǎn)生敏銳的痛覺反應(yīng)。但是牙髓組織隨著人體年齡的增加，牙髓內(nèi)細胞成分減少，纖維增多，牙髓活力下降，髓腔、根管可因繼發(fā)性牙本質(zhì)形成，漸變狹窄，牙髓感覺功能有所下降。在無痛治療條件下的牙體預(yù)備中，必須結(jié)合牙體解剖形態(tài)、預(yù)備的牙體組織量進行切割．防止損傷牙髓。第五頁，共四十頁。5.牙周組織牙的周圍的組織稱為牙周組織，即牙齦、牙周膜、牙槽骨，牙周組織起到承受、傳導、緩沖咬合力的作用。牙周膜(periodontalmembrane)是致密性結(jié)締組織，環(huán)繞牙根，界于牙根與牙槽骨之間。牙周膜由多種細胞、基質(zhì)和纖維組成。牙被牙周膜中大量的膠原纖維固定在牙槽窩內(nèi)，以抵抗和調(diào)節(jié)牙所承受的咀嚼壓力，牙周膜的厚度不因年齡、功能持續(xù)狀態(tài)而發(fā)生政變。第六頁，共四十頁。牙齦(gingiva)是覆蓋在牙槽突邊緣及牙頸部的口腔黏膜組織，堅韌而微有彈性。牙槽骨(alveolarbone)是頜骨包圍和支持牙根的突起部分，牙槽骨是一種礦物化結(jié)締組織,礦物質(zhì)含量約60％，當牙槽骨功能發(fā)生變化后，其結(jié)構(gòu)和成分也將出現(xiàn)適應(yīng)性變化。第七頁，共四十頁。

第二節(jié)牙體及牙周組織的生物力學特點一、牙體組織的生物力學特點臨床牙體預(yù)備中主要涉及牙體中的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)，了解、認識這兩種組織基本力學特征對于進一步研究及臨床應(yīng)用有著十分重要的作用。第八頁，共四十頁。1.牙釉質(zhì)力學性質(zhì)牙釉質(zhì)是屬于各向異性非均質(zhì)生物材料，其力學性質(zhì)可因牙體不同的部位解剖而呈現(xiàn)不同的特點(表4—1、4-2)。第九頁，共四十頁。第十頁，共四十頁。2．牙本質(zhì)力學性質(zhì)：

牙本質(zhì)相關(guān)的力學參數(shù)見表第十一頁，共四十頁。3．牙體組織的剪切力學性質(zhì)

剪切變形是牙體組織重要的力學參數(shù)，在發(fā)生剪切變形時，在其內(nèi)部引起的應(yīng)力的分布規(guī)律和大小都十分復(fù)雜，有實驗表明牛牙釉質(zhì)的剪切模量明顯高于其牙本質(zhì)的剪切模量。第十二頁，共四十頁。

牙本質(zhì)的斷裂是沿一定結(jié)晶學平面發(fā)生的，牙本質(zhì)小管間的膠原纖維方向性可能影響其斷裂值。

牙釉質(zhì)的自然斷裂，一般見于有不符合生理力學的結(jié)構(gòu)，如先天鈣化不全或外形解剖異常，在長

期的咀嚼力作用下發(fā)生的斷裂。

牙釉質(zhì)的自然斷裂主要是平行于釉質(zhì)柱的基本方向，垂直斷裂僅局限于近釉牙本質(zhì)界的區(qū)域。

牙本質(zhì)的自然斷裂多為垂直斷裂，但從牙整體的研究報道，牙本質(zhì)斷裂并不受組織結(jié)構(gòu)方向的影響，而是受沖擊體的能量形狀、沖擊方向沖擊點，牙支持組織性質(zhì)、牙的幾何形態(tài)的限制及牙的顯微組織結(jié)構(gòu)。第十三頁，共四十頁。二、牙周組織的生物力學特點介于牙根與牙槽骨之間的牙周膜，不斷承受、支持、傳遞和分散來自牙的咬合力，并以此作為其組織細胞新陳代謝的功能刺激，以達到組織結(jié)構(gòu)的改建。機械應(yīng)力的作用可致細胞及細胞骨架發(fā)生改變，細胞形態(tài)的改變可引起細胞功能代謝的變化。機械為局部的一種媒介或信號，對牙周膜的功能代謝有著重要的臨床意義。第十四頁，共四十頁。牙槽骨及頜骨的組織結(jié)構(gòu)，如哈弗骨膠原纖維的數(shù)量、方向及骨小梁數(shù)量、排列方向皆與受力及力學性質(zhì)有關(guān)。人體下頜骨、牙槽骨具有明顯的各向異性和非均勻性，骨是多孔結(jié)構(gòu)，斷裂力學性呈各向異性。由于骨屬裂紋體，致使其在外力作用下可能發(fā)生斷裂。因此骨的密度和顯微結(jié)構(gòu)可明顯影響骨的斷裂力學性質(zhì)。有實驗表明，骨密度增加5％，其斷裂韌性可增加30％。第十五頁，共四十頁。第三節(jié)牙體預(yù)備及牙體切割器械—、牙體預(yù)備的原則為使修復(fù)體與天然牙及牙頜系統(tǒng)外形協(xié)調(diào)，準確、無害而有效地牙體預(yù)備是重要環(huán)節(jié)。因此，牙體預(yù)備應(yīng)在符合修復(fù)學原則和生物機械力學原則下進行。第十六頁，共四十頁。1．在盡量保存牙體組織的前提下，按固位、支持、抗力、美觀和正常外形設(shè)計要求，盡量準確、均勻地磨除牙體組織，開辟出必要的修復(fù)間隙；2．牙體預(yù)備中注意正確選用器材設(shè)備，并采用降溫措施保護牙髓；3．去凈齲壞的牙體組織及無牙本質(zhì)支撐的無基釉；

第十七頁，共四十頁。4．去除妨礙修復(fù)體就位倒凹，消除牙體預(yù)備面可能引起代型磨損或應(yīng)力集中的尖銳棱角；5．完成的牙體預(yù)備其軸壁向聚合度一般不超過8o，洞壁向外展≤10o以滿足固位和就位的要求。6．牙體預(yù)備中注意保護牙周組織及口周組織。第十八頁，共四十頁。二、牙體切割器械的工作原理及其選擇金剛石具有很高的硬度和優(yōu)良的理化性能，將有一定銳角的金剛砂粒，依一定的方向、間距以不銹鋼車針中軸為圓心進行粘附或電鍍，制成有一定切割硬組織能力的金剛砂車針，這是修復(fù)中牙體預(yù)備的重要器械。第十九頁，共四十頁。由于牙體外形結(jié)構(gòu)不規(guī)則，而且其組織結(jié)構(gòu)及硬度不同，故應(yīng)在不損傷牙髓的原則下，根據(jù)修復(fù)設(shè)計需要來選擇合適的車針及轉(zhuǎn)速進行切割。所選車針應(yīng)不易變形，具有較高穩(wěn)定性和抗斷裂能力，無尖端崩折或脫砂，旋轉(zhuǎn)中同心度好，切割時應(yīng)施力適當(30～60g)、循序而有效地切割牙體組織。第二十頁，共四十頁。三、切割器械種類（一）據(jù)車針外形結(jié)構(gòu)及金剛砂粒度進行分類1．金剛砂車針外形分類

球形(ball)、平頭柱形(flatendcylinder)、圓頭柱形(roundendcylinder)、尖頭圓柱形(pointed

cylinder)、輪形(reboundedwheal，wheel)、魚雷形(torpedo)、梨形(pear，longpear)，倒錐形(invertedcone)、第二十一頁，共四十頁。雙倒錐形(doubleinvertedcone)、刀邊形(knifeedge)、圣誕樹形(xmastree)、針形(needle)、火焰形(flame)、橄欖球形(football)、蛋形(eggshape)、火焰頭柱形(paralled-flameshapeend)、短頭金剛砂針(shortshankdiamondpoints)，平行輪形車針(multi-wheeldiamondpoint)、錐形或平頭金剛砂頂車針。第二十二頁，共四十頁。第二十三頁，共四十頁。2．車針金剛砂粒度

按照金剛砂車針使用的金剛砂粒度分為不同粗糙度的車針，并在車針柄上標有不同顏色的色環(huán)。

粗粒度金剛砂車針(125-150μm)柄上標有黑色色環(huán)；標準金剛砂車針(106-125μm)柄上標有藍色色環(huán)；細粒度金剛砂車針(53-63μm)柄上標有紅色色環(huán)或無色環(huán)；極細粒度剛砂車針（20-30μm)柄上標有黃色或白色色環(huán)。第二十四頁，共四十頁。

(二)功能分類1．初磨車針進行較大量的切割時，一般采用金剛砂粒度較粗(>150μm)的車針。2．細磨車針小于40μm的車針用于已預(yù)備完成牙體表面的微細調(diào)磨、拋光。3．短炳金剛砂車針(shortshankdiamondpoints)用于張口度較小，尤其在磨牙區(qū)的牙體預(yù)備或頰脂墊異常肥厚患者的磨牙區(qū)牙體預(yù)備。第二十五頁，共四十頁。4．長柄金剛砂車針臨床牙冠較長的齦1／3區(qū)牙體預(yù)備。5．肩臺車針該類車針設(shè)計上僅在其末端頂部有金剛砂，用于修整、預(yù)備牙體頸緣肩臺。6．細長頸金剛砂車針(slenderinstrumentandlong，narrowneck)保證操作視野暴露更佳，使牙體預(yù)備能準確地向深層牙本質(zhì)過渡，保證牙體受損害最小。第二十六頁，共四十頁。

(三)按照車針的質(zhì)材分類根據(jù)車針工作端的制作材料不同，可分為金剛砂車針和鎢鋼車針。金剛砂車針已見前述。合金鋼車針桿上字母及顏色標出不同工作頭的性質(zhì)：E：交錯板牙（staggedtoothing)，L：刀口左旋(1eft-handtwist)，R：刀口右旋(right-hand-twist)，A：加左右旋——雙向刀口，Q：規(guī)則板牙(requlartooting)，第二十七頁，共四十頁。

T：只用于鈦金屬的車針(fortitaniumonly)，HIP：特殊細鎢鋼等壓熱處理(hotisostaticpressing)車針桿上顏色代表含義：藍色：交叉板牙雙向刀口，紅色：細牙交錯刀口，黃色：細金剛刀口，綠色：橫向高效切割刀口，無色：粗刀口車針等。第二十八頁，共四十頁。應(yīng)根據(jù)牙體預(yù)備的需要合理選用車針和控制牙科手機的旋轉(zhuǎn)方向。如用交錯板牙或規(guī)則板牙的車針切割牙體，用直形或螺旋形刀口的車針磨光牙體表面等。另外，合金鋼車針工作端也有柱狀、錐狀、球狀、橄欖狀等許多不同的形狀，可根據(jù)牙體預(yù)備的需要選擇使用。第二十九頁，共四十頁。

四、切割器械的發(fā)展及展望近年來出現(xiàn)了鉺激光(高能量激光)、紅寶石激光(rubin)以及CO2激光等牙體組織修整技術(shù)，具有切割效率高，機械振動小，噪音低等優(yōu)點。但由于牙體外形、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，以及牙體不同部位硬組織層次結(jié)構(gòu)、厚度的不一致性，在進行牙體預(yù)備時，缺乏十分重要的手感，難以應(yīng)用各種高能量激光準確地切割牙體組織，并且其熱效應(yīng)對牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)可造成明顯損傷，形成裂縫，發(fā)生炭化，引起結(jié)構(gòu)改變等問題仍然需要研究。第三十頁，共四十頁。

因此，目前研究金剛砂的結(jié)合工藝，以改善其金剛砂車針穩(wěn)定性，減少熱效應(yīng)，提高、延長其使用壽命，仍是牙體切割器械的研究方向。第三十一頁，共四十頁。五、牙體組織結(jié)構(gòu)性能對切割器械的要求為完善修復(fù)，重建或恢復(fù)咀嚼咬合及美觀功能，需磨除齲壞的牙體組織及切割部分健康的牙體組織。如何有效而恰當?shù)剡M行牙體預(yù)備使組織受損程度最低，是十分重要問題。第三十二頁，共四十頁。牙釉質(zhì)各向異性較為明顯，車針沿平行釉柱方向切割效率高。釉柱近牙體表面1／3處較直，內(nèi)2／3處則彎曲扭轉(zhuǎn)。磨牙牙尖區(qū)及前牙切緣處為絞釉柱，此處切割較困難。窩溝區(qū)釉柱由釉牙本質(zhì)界向窩溝底部集中，牙頸部、釉柱排列近水平向，此處較易切割。第三十三頁，共四十頁。

不同部位牙本質(zhì)的硬度不盡相同，但其各向異性較弱，垂直于牙本質(zhì)小管方向加載易于斷裂。一般牙本質(zhì)小管自牙髓表面向釉牙本質(zhì)界呈放射狀排列。同時由于牙本質(zhì)增齡性變化，其礦化程度增高，切割相對困難。由于高品質(zhì)渦輪機轉(zhuǎn)速可達310000-440000rpm，高速摩擦易產(chǎn)熱，故在牙體預(yù)備中除應(yīng)配置高效噴霧冷卻系統(tǒng)外，牙體應(yīng)采取間斷磨法，均勻磨除。第三十四頁，共四十頁。第四節(jié)

、頜位關(guān)系異常情況下的牙體預(yù)備一、正常

缺損牙或缺失牙相鄰天然牙及對頜牙的排列位置、面形態(tài)、曲線無異常者，需修復(fù)的缺損牙體或用于固定橋的基牙預(yù)備應(yīng)以恢復(fù)原有的咬合接觸關(guān)系為準。第三十五頁，共四十頁。二、異常修復(fù)局部的咬合異常有多種情況。1．牙體嚴重磨耗，牙冠面邊緣嵴異常如刃狀、陡峭邊緣嵴等，對頜牙伸長，咬合接觸中畸形高尖嵌入嚴重磨耗的中央窩，形成咬合鎖結(jié)等*障礙。為徹底消除不良咬合的存在，應(yīng)從整體咬合狀況進行分析，制定修復(fù)治療方案應(yīng)有助于建立正常咬合關(guān)系，而不能僅僅局限于患者的主訴部位。第三十六頁，共四十頁。2．缺失牙區(qū)的間間隙縮小，近、遠中相鄰的天然牙向缺牙間隙傾斜，鄰牙接觸點消失，出現(xiàn)食物嵌塞。牙體預(yù)備各軸面應(yīng)平行，為爭獲共同就位道或通過內(nèi)冠進行校正。對牙伸長者，應(yīng)作調(diào)