牙周組織生物力學(xué)1ppt課件

1、牙周組織生物力學(xué)一、牙周膜一、牙周膜 牙周膜(periodontal membrance)是位于牙根與牙槽骨之間的結(jié)締組織，主要連接牙齒和牙槽骨，使牙齒固定于牙槽骨內(nèi)，并可調(diào)節(jié)牙齒承受的咀嚼壓力，具有懸韌帶作用，故又稱為牙周韌帶(periodontal ligament, PDL) 。牙周膜是纖維性結(jié)締組織，由細(xì)胞、纖維及基質(zhì)組成。另有血管、淋巴管和神經(jīng)。 1牙周纖維 主要為膠原纖維，少量彈性纖維只見于血管壁; 主纖維束的一端埋在牙骨質(zhì)內(nèi)，另一端埋入牙槽骨，或分布在牙齦中。正常的主纖維束稍呈波紋狀，彎曲值約占牙周膜長度的7.5，故咀嚼時牙齒可有輕微的活動。分組: 1)游離齦纖維 從牙頸部的牙骨

2、質(zhì)起，分散于牙齦之中。 2)越隔纖維 橫跨牙槽中隔，是連接相鄰兩牙之間的強大纖維束。纖維自一牙牙頸部的牙骨質(zhì)起始，呈水平方向，越過牙槽隔的頂點而到達(dá)鄰近牙的牙骨質(zhì)內(nèi)，保持鄰近兩牙的正常位置. 3)牙槽嵴纖維牙槽嵴纖維 牙槽嵴頂呈放射狀止于牙頸部的牙槽嵴頂呈放射狀止于牙頸部的牙骨質(zhì)內(nèi)，將牙體向牙槽窩內(nèi)牽引。在牙齒的鄰牙骨質(zhì)內(nèi)，將牙體向牙槽窩內(nèi)牽引。在牙齒的鄰面不見此組纖維，而由越隔纖維所代替。面不見此組纖維，而由越隔纖維所代替。4)牙槽橫纖維牙槽橫纖維 呈水平方向環(huán)繞著整個牙齒，其一呈水平方向環(huán)繞著整個牙齒，其一端埋于牙骨質(zhì)中，另一端埋于牙槽骨中。端埋于牙骨質(zhì)中，另一端埋于牙槽骨中。牙槽橫纖維、

3、越隔纖維及牙槽嵴纖維都是對抗側(cè)牙槽橫纖維、越隔纖維及牙槽嵴纖維都是對抗側(cè)壓力的，已往稱為環(huán)狀韌帶。壓力的，已往稱為環(huán)狀韌帶。 5)牙槽斜纖維牙槽斜纖維 是牙周膜中數(shù)量最多，力量最大是牙周膜中數(shù)量最多，力量最大的一組纖維。纖維從牙槽骨區(qū)向下指向牙根面，的一組纖維。纖維從牙槽骨區(qū)向下指向牙根面，與牙長軸成與牙長軸成50度。形成牙骨質(zhì)度。形成牙骨質(zhì)牙周韌帶牙周韌帶牙槽牙槽骨復(fù)合體，這組纖維對牙齒起懸吊作用，可以承骨復(fù)合體，這組纖維對牙齒起懸吊作用，可以承受較大的咀嚼壓力。當(dāng)牙齒受到咀嚼壓力時，由受較大的咀嚼壓力。當(dāng)牙齒受到咀嚼壓力時，由于這組纖維的作用，使牙槽骨所受到的是平均的于這組纖維的作用，使牙

4、槽骨所受到的是平均的牽引力。牽引力。 6)根尖纖維 細(xì)，自根尖部呈放射狀至根尖周的牙槽骨，固定牙根尖的位置。總結(jié): 1)牙周膜在不同的部位，方向、功能、直徑和數(shù)量不同。但必需良好的協(xié)同作用，牙齒才能穩(wěn)固在牙槽窩內(nèi)。 2)當(dāng)牙齒受到垂直壓力時，幾乎全部主纖維都呈緊張狀態(tài)，而側(cè)向壓力則僅部分緊張。膠原膠原多種膠原，目前已知多種膠原，目前已知、型等。型等。型膠原是形成堅固的纖維附著、使牙周膜具備彈型膠原是形成堅固的纖維附著、使牙周膜具備彈性，抵抗咬合力的組織學(xué)基礎(chǔ)；性，抵抗咬合力的組織學(xué)基礎(chǔ)；型膠原覆蓋在型膠原覆蓋在、型膠原的表面，加強細(xì)胞的型膠原的表面，加強細(xì)胞的附著；附著；型為很短的纖維原，聯(lián)結(jié)

5、于型為很短的纖維原，聯(lián)結(jié)于、型膠原之間；型膠原之間；型膠原：膠原與細(xì)胞外基質(zhì)聯(lián)結(jié)的橋梁作用。型膠原：膠原與細(xì)胞外基質(zhì)聯(lián)結(jié)的橋梁作用。 2基質(zhì) 在牙周膜中，細(xì)胞、纖維、血管及神經(jīng)之間的空隙中均為基質(zhì)和體液所充滿。 基質(zhì)主要由酸性粘多糖和糖蛋白組成?；|(zhì)及體液成分可減少纖維間的摩擦，與牙支持功能密切相關(guān)。細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)ECM） 牙周組織由牙周組織由cells +ECM組成；二者的附著是細(xì)胞組成；二者的附著是細(xì)胞行使功能的基礎(chǔ)；行使功能的基礎(chǔ)； PDL的的ECM包括多種蛋白成份，膠原蛋白和非膠包括多種蛋白成份，膠原蛋白和非膠原蛋白；原蛋白； PDL的動態(tài)改建具體表現(xiàn)為的動態(tài)改建具體表現(xiàn)為ECM

6、的降解和合成；的降解和合成；細(xì)胞的分化成熟及調(diào)亡；細(xì)胞的分化成熟及調(diào)亡； ECM的代謝：蛋白酶類中的的代謝：蛋白酶類中的MMPs/TIMPs系統(tǒng)系統(tǒng) 3. 細(xì)胞 牙周膜自身具備一定的再生改建能力。 成纖維細(xì)胞；主要細(xì)胞，呈梭形或星形，位于纖維之間，其功能分泌膠原、合成基質(zhì)。 成骨細(xì)胞：見于新形成骨之表面，位于纖維之間，為高度分化的細(xì)胞，主要的功能是形成骨基質(zhì)，因此表現(xiàn)出典型的合成蛋白質(zhì)的特征。豐富的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，發(fā)達(dá)的高爾基體。ALP陽性 分泌分泌型膠原和非膠原蛋白，目前已分離型膠原和非膠原蛋白，目前已分離出多種非膠原蛋白；包括骨鈣素出多種非膠原蛋白；包括骨鈣素(OCN)、骨橋素骨橋素(OPN)、及

7、骨涎蛋白、及骨涎蛋白(BSP)等等; 新的細(xì)胞間質(zhì)不斷產(chǎn)生，并經(jīng)過鈣化而形新的細(xì)胞間質(zhì)不斷產(chǎn)生，并經(jīng)過鈣化而形成骨質(zhì)，成骨細(xì)胞逐漸被包埋其中。此時成骨質(zhì)，成骨細(xì)胞逐漸被包埋其中。此時細(xì)胞內(nèi)的合成活動停止，胞漿減少胞體變細(xì)胞內(nèi)的合成活動停止，胞漿減少胞體變形而成為骨細(xì)胞。形而成為骨細(xì)胞。 破骨細(xì)胞；具備骨吸收功能的多核巨細(xì)胞，嗜酸，TRAP染色陽性。僅見于活動性骨吸收的部位。發(fā)生吸收處的骨質(zhì)呈淺的蠶食狀凹陷，此凹陷稱為骨吸收陷窩，破骨細(xì)胞即位于此陷窩內(nèi)。當(dāng)骨吸收停止時，破骨細(xì)胞即消失。 在牙根發(fā)生吸收時，也可在吸收的牙根表面見到破骨細(xì)胞。 來源于造血系統(tǒng)的單核細(xì)胞-局部信號交融； 成牙骨質(zhì)細(xì)胞：

8、成牙骨質(zhì)細(xì)胞： 成纖維細(xì)胞的鑒別：成纖維細(xì)胞的鑒別：光鏡下光鏡下CB的形的形態(tài)不規(guī)則而成纖維細(xì)胞一般呈紡錘形，態(tài)不規(guī)則而成纖維細(xì)胞一般呈紡錘形，就分泌膠原的功能而言，就分泌膠原的功能而言，CB不如成纖不如成纖維細(xì)胞活躍。維細(xì)胞活躍。CB能分泌礦化相關(guān)蛋能分泌礦化相關(guān)蛋白如白如OPN、 BSP、OCN等，能形成礦等，能形成礦化結(jié)節(jié)，成纖維細(xì)胞在一般條件下無上化結(jié)節(jié)，成纖維細(xì)胞在一般條件下無上述特性。述特性。CB區(qū)別于成骨細(xì)胞區(qū)別于成骨細(xì)胞 CB區(qū)別于成骨細(xì)胞的生物學(xué)特性是CB培養(yǎng)與鑒定的關(guān)鍵。目前這方面的研究已取得了一些進(jìn)展，但仍缺少突破：前者缺乏從ALP活性或微弱的信號；而后者的ALP活性很強

9、。兩種細(xì)胞可在形態(tài)上加以區(qū)別。牙骨質(zhì)黏附蛋白(cementum attachment protein，CAP)作為CB的一種特殊表達(dá)產(chǎn)物. Mechanical Loading Systems Compressive Loading System Substrate Stretch System Fluid Shear System Combined Substrate Stretch and Fluid Shear SystemSubstrate Stretch System Loading Modes Uniaxial Elongation Four-Point BendingLongit

10、udinal Substrate Stretch牙周膜的生物學(xué)特性牙周膜的生物學(xué)特性 從結(jié)構(gòu)和功能上看，牙周膜可以說是從結(jié)構(gòu)和功能上看，牙周膜可以說是“牙骨質(zhì)和固有牙槽骨的骨膜牙骨質(zhì)和固有牙槽骨的骨膜”。其中的成纖維細(xì)胞對牙周膜膠原纖維的生其中的成纖維細(xì)胞對牙周膜膠原纖維的生成和更新起著重要作用；成和更新起著重要作用；同時，成骨細(xì)胞產(chǎn)生新骨，使新生的牙周同時，成骨細(xì)胞產(chǎn)生新骨，使新生的牙周膜纖維得以重新附著，保持牙齒和牙周膜纖維得以重新附著，保持牙齒和牙周的正常聯(lián)系；的正常聯(lián)系；成牙骨質(zhì)細(xì)細(xì)胞可形成牙骨質(zhì)，維持牙骨成牙骨質(zhì)細(xì)細(xì)胞可形成牙骨質(zhì)，維持牙骨質(zhì)的完整健康。質(zhì)的完整健康。 正常牙周膜的厚

11、度呈不均勻性，在正常牙周膜的厚度呈不均勻性，在0.15-0.38mm之間，其中近牙略部最寬，根尖部次之，根中部之間，其中近牙略部最寬，根尖部次之，根中部最窄，說明根中部是生理性活動的支點。最窄，說明根中部是生理性活動的支點。 牙周膜的結(jié)構(gòu)和它的功能有密切關(guān)系。牙周膜的結(jié)構(gòu)和它的功能有密切關(guān)系。 經(jīng)久不用的牙齒，其牙周膜變薄、排列規(guī)則的經(jīng)久不用的牙齒，其牙周膜變薄、排列規(guī)則的主纖維束消失，而代之以排列不規(guī)則的膠原纖維。主纖維束消失，而代之以排列不規(guī)則的膠原纖維。 、牙槽骨的組織結(jié)構(gòu)、牙槽骨的組織結(jié)構(gòu) 1固有牙槽骨固有牙槽骨 牙槽骨的內(nèi)壁，與牙周膜鄰近，牙槽骨的內(nèi)壁，與牙周膜鄰近，骨面有多數(shù)小孔，

12、亦稱篩狀板。骨面有多數(shù)小孔，亦稱篩狀板。牙周膜的血管、神經(jīng)經(jīng)此與骨髓牙周膜的血管、神經(jīng)經(jīng)此與骨髓腔相通。因其骨質(zhì)致密故腔相通。因其骨質(zhì)致密故X線線片上固有牙槽針呈現(xiàn)環(huán)繞牙根的片上固有牙槽針呈現(xiàn)環(huán)繞牙根的白線，又稱為硬板。白線，又稱為硬板。 2皮質(zhì)骨皮質(zhì)骨 皮質(zhì)骨位于牙槽骨的外層，是密質(zhì)骨。皮質(zhì)骨位于牙槽骨的外層，是密質(zhì)骨。骨的外表面是平行骨板，深部為哈弗氏系統(tǒng)。骨的外表面是平行骨板，深部為哈弗氏系統(tǒng)。 3松質(zhì)骨松質(zhì)骨 牙槽骨內(nèi)外骨板中間夾以松質(zhì)骨，由骨牙槽骨內(nèi)外骨板中間夾以松質(zhì)骨，由骨小梁和骨髓腔組成。骨小梁的方向常與咀嚼壓力相小梁和骨髓腔組成。骨小梁的方向常與咀嚼壓力相適應(yīng)，如磨牙根間的骨小

13、梁呈水平向，而根尖區(qū)則適應(yīng)，如磨牙根間的骨小梁呈水平向，而根尖區(qū)則呈放射狀排列。骨小梁的粗細(xì)與多少和牙的功能有呈放射狀排列。骨小梁的粗細(xì)與多少和牙的功能有關(guān)，功能強者骨小梁粗廢用牙齒周圍的骨小梁關(guān)，功能強者骨小梁粗廢用牙齒周圍的骨小梁較細(xì)，數(shù)目也較少。較細(xì)，數(shù)目也較少。 (二)牙槽骨的生物學(xué)特性 牙槽骨是骨路中變化最活躍的部分其變化與牙齒的發(fā)育、萌出、乳恒牙替換、咀嚼功能及牙齒的移動等均有關(guān)系。該變化反映出骨組織的改建remodeling過程. 破骨與成骨：二者相互平衡的生理過程在牙齒萌出或移動的過程中受壓力側(cè)的牙槽骨骨質(zhì)吸收；而牽引側(cè)的牙槽骨新骨形成。 三、下頜骨 下頜骨下頜骨(mandib

14、Ie)是顱面部唯一能動者，構(gòu)成顳下領(lǐng)關(guān)節(jié)是顱面部唯一能動者，構(gòu)成顳下領(lǐng)關(guān)節(jié)的關(guān)鍵部分，在行使功能和運動中起著主體作用。的關(guān)鍵部分，在行使功能和運動中起著主體作用。 (一一)下顱骨的宏觀結(jié)構(gòu)下顱骨的宏觀結(jié)構(gòu) 由皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及牙槽骨組成。由皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及牙槽骨組成。下頜骨附著有眾多的咀嚼肌，產(chǎn)生咀嚼力；下頜骨附著有眾多的咀嚼肌，產(chǎn)生咀嚼力；在咀嚼食物過程中，承受和傳遞力量。在咀嚼食物過程中，承受和傳遞力量。整個下顱骨如同一個生物杠桿，咀嚼肌為力點，整個下顱骨如同一個生物杠桿，咀嚼肌為力點，顳下頜關(guān)節(jié)為支點，牙列與合為重點，使下顱骨顳下頜關(guān)節(jié)為支點，牙列與合為重點，使下顱骨能承受很大的咀嚼壓力。

15、能承受很大的咀嚼壓力。 其松質(zhì)骨骨小梁的排列方向與咀嚼壓力相適應(yīng)，其松質(zhì)骨骨小梁的排列方向與咀嚼壓力相適應(yīng)，排列成牙力軌道和肌力軌道傳遞咀嚼力，骨小梁排列成牙力軌道和肌力軌道傳遞咀嚼力，骨小梁的粗細(xì)與數(shù)目多少均與功能有關(guān)。在皮質(zhì)骨有定的粗細(xì)與數(shù)目多少均與功能有關(guān)。在皮質(zhì)骨有定向結(jié)構(gòu)，表示合力方向，由膠原纖維走向決定，向結(jié)構(gòu)，表示合力方向，由膠原纖維走向決定，顯示哈弗氏系統(tǒng)的伸展方向，構(gòu)成受力支柱。顯示哈弗氏系統(tǒng)的伸展方向，構(gòu)成受力支柱。 (二)微結(jié)構(gòu) 典型皮質(zhì)骨由哈弗氏系統(tǒng)、內(nèi)外環(huán)骨板及間板構(gòu)成。下顱骨的皮質(zhì)骨凹凸不平，厚薄不均；哈弗氏系統(tǒng)又稱骨單元，平行于骨長軸，是皮質(zhì)骨的基本加強單元和定向

16、結(jié)構(gòu)。在生長發(fā)育過程中，哈弗氏系統(tǒng)不斷改變，其在生長發(fā)育過程中，哈弗氏系統(tǒng)不斷改變，其所占的百分比一般隨年齡的增長而增大；所占的百分比一般隨年齡的增長而增大；因功能不同所占的比例亦有所不同，下頜骨由因功能不同所占的比例亦有所不同，下頜骨由于萌牙、換牙及負(fù)荷的變更而變化活躍，骨單于萌牙、換牙及負(fù)荷的變更而變化活躍，骨單元相對減少，間板增多，使之具有較強的抗彎元相對減少，間板增多，使之具有較強的抗彎能力和較大的硬度。能力和較大的硬度。 (三)超微結(jié)構(gòu) 骨的基質(zhì)無機物主要為經(jīng)基磷灰石，電鏡觀察為針狀或長條狀，位于膠原纖維的外側(cè)，沿其長度方向排列，晶體的中心晶軸與膠原纖維的長軸平行。有機物主要為膠原纖

17、維，膠原纖維能抗拉伸，羥基磷灰石能抗壓縮，二者聯(lián)合構(gòu)成堅實的膠原羥磷灰石纖維，具有良好的力學(xué)性能，形成骨的特殊硬度和韌性。牙周組織的基本力學(xué)性質(zhì)牙周組織的基本力學(xué)性質(zhì) 一、牙周膜的拉伸和壓縮性質(zhì)一、牙周膜的拉伸和壓縮性質(zhì)屬于各向異性、非均勻性的粘屬于各向異性、非均勻性的粘彈性材料；彈性材料；具有支持牙齒，傳送、吸收和具有支持牙齒，傳送、吸收和分散合力的功能。分散合力的功能。牙周膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)牙周膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)是生理功能的基礎(chǔ)。由于牙周是生理功能的基礎(chǔ)。由于牙周膜持殊的解剖學(xué)特點，使牙周膜持殊的解剖學(xué)特點，使牙周膜的力學(xué)性質(zhì)研究十分因難。膜的力學(xué)性質(zhì)研究十分因難。 目前的研究表明

18、：目前的研究表明：牙周膜的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是非線性的，牙周膜的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是非線性的，并不服從虎克定律，存在著彈性滯后、并不服從虎克定律，存在著彈性滯后、應(yīng)力松弛和蠕變等現(xiàn)象，簡單地用彈應(yīng)力松弛和蠕變等現(xiàn)象，簡單地用彈性模量來表述二者的關(guān)系會產(chǎn)生很大性模量來表述二者的關(guān)系會產(chǎn)生很大的誤差。的誤差。陳新民、趙云風(fēng)對新鮮牙質(zhì)膜的應(yīng)力陳新民、趙云風(fēng)對新鮮牙質(zhì)膜的應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變關(guān)系采用冪變關(guān)系采用冪(指數(shù)指數(shù))回歸關(guān)系和劃分區(qū)回歸關(guān)系和劃分區(qū)域表述更符合臨床實際情況。域表述更符合臨床實際情況。牙周膜屬非線性材科牙周膜屬非線性材科BaIph等研究了人離體牙牙周膜受力后的形變，等研究了人離體牙牙周膜受力后的

19、形變，當(dāng)載荷從當(dāng)載荷從0.1N增至增至0.3N時，牙周膜的形變從時，牙周膜的形變從0增增至至31 則；載荷增至則；載荷增至0.6N時，形變?yōu)闀r，形變?yōu)?1 ；而載；而載荷增至荷增至5.0N時，形變僅為時，形變僅為66m。載荷。載荷形變曲形變曲線為線為S形，可見牙周膜屬于非線性材料；形，可見牙周膜屬于非線性材料；非線性的特點取決于組織結(jié)構(gòu)；非線性的特點取決于組織結(jié)構(gòu)； 牙周膜的載荷牙周膜的載荷形變曲線可分為三段：形變曲線可分為三段：起始段載荷與形變呈指數(shù)關(guān)系；第二段載荷起始段載荷與形變呈指數(shù)關(guān)系；第二段載荷與形變幾乎呈線性關(guān)系，其斜率相當(dāng)于牙周與形變幾乎呈線性關(guān)系，其斜率相當(dāng)于牙周膜的彈性模量；

20、終末段載荷與形變呈不規(guī)則膜的彈性模量；終末段載荷與形變呈不規(guī)則曲線關(guān)系。曲線關(guān)系。起始段體現(xiàn)牙周膜纖維對力的快速生理反應(yīng)。起始段體現(xiàn)牙周膜纖維對力的快速生理反應(yīng)。第二段體現(xiàn)大多數(shù)纖維被動拉直的特性。終第二段體現(xiàn)大多數(shù)纖維被動拉直的特性。終末段反映纖維逐漸斷裂至幾乎完全的過程末段反映纖維逐漸斷裂至幾乎完全的過程最大負(fù)荷、最大形變）。最大負(fù)荷與牙周最大負(fù)荷、最大形變）。最大負(fù)荷與牙周膜面積的比值為牙周膜最大抗拉強度，膜面積的比值為牙周膜最大抗拉強度， 方法方法 目前，研究牙周膜應(yīng)力、應(yīng)變的目前，研究牙周膜應(yīng)力、應(yīng)變的主要方法是單軸拉伸試驗。從牙根某一橫主要方法是單軸拉伸試驗。從牙根某一橫斷面制備包

21、括牙槽骨、牙周膜及牙體組織斷面制備包括牙槽骨、牙周膜及牙體組織的切片作為試件，在材料試驗機上一定加的切片作為試件，在材料試驗機上一定加載速率下記錄載荷載速率下記錄載荷形變曲線。載荷與牙形變曲線。載荷與牙周膜寬度的比值代表應(yīng)力，形變與作用面周膜寬度的比值代表應(yīng)力，形變與作用面積的比值代表應(yīng)變，把載荷積的比值代表應(yīng)變，把載荷- -形變曲線轉(zhuǎn)化形變曲線轉(zhuǎn)化為應(yīng)力為應(yīng)力- -應(yīng)變曲線。應(yīng)變曲線。2 牙周膜具有粘彈性牙周膜具有粘彈性 牙周膜中除纖維外，還包括基質(zhì)、細(xì)胞、血牙周膜中除纖維外，還包括基質(zhì)、細(xì)胞、血管和神經(jīng)等，這些組織基本不屬于彈性體，管和神經(jīng)等，這些組織基本不屬于彈性體，應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲

22、線呈現(xiàn)粘彈性物質(zhì)的特性。應(yīng)變曲線呈現(xiàn)粘彈性物質(zhì)的特性。1 1牙周膜的蠕變現(xiàn)象牙周膜的蠕變現(xiàn)象 試件接受加載時會產(chǎn)生試件接受加載時會產(chǎn)生一定的形變，雖然載荷無變化，但試件的形一定的形變，雖然載荷無變化，但試件的形變隨載荷作用時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為變隨載荷作用時間的延長而增加的現(xiàn)象稱為蠕變；牙周膜受到拉伸、壓縮或側(cè)向力時均蠕變；牙周膜受到拉伸、壓縮或側(cè)向力時均出現(xiàn)蠕變，蠕變量隨荷重增加而增加；出現(xiàn)蠕變，蠕變量隨荷重增加而增加； 牙周膜的應(yīng)力松馳現(xiàn)象牙周膜的應(yīng)力松馳現(xiàn)象 某些材料變形時，內(nèi)某些材料變形時，內(nèi)部產(chǎn)生一定的應(yīng)力，如果其形變保持不變，材料部產(chǎn)生一定的應(yīng)力，如果其形變保持不變，材料內(nèi)部的

23、應(yīng)力隨時間的延長而逐漸減少，該現(xiàn)象稱內(nèi)部的應(yīng)力隨時間的延長而逐漸減少，該現(xiàn)象稱為松馳；為松馳； 彈性滯后彈性滯后 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線的進(jìn)程曲線同回程曲應(yīng)變曲線的進(jìn)程曲線同回程曲線不重合的現(xiàn)象稱為彈性滯后。線不重合的現(xiàn)象稱為彈性滯后。3 牙周膜的各向異性和非均質(zhì)性牙周膜的各向異性和非均質(zhì)性 牙周膜是一種非均質(zhì)性的材料因此牙牙周膜是一種非均質(zhì)性的材料因此牙周膜不同點、不同方向上其力學(xué)性質(zhì)周膜不同點、不同方向上其力學(xué)性質(zhì)不完全相同；不完全相同； 不同牙根平面的牙周膜，其生物力學(xué)性不同牙根平面的牙周膜，其生物力學(xué)性質(zhì)不同。質(zhì)不同。 牙周膜作為生物軟組織，有生長和改建的性質(zhì)，所以不同發(fā)育階段的牙周膜的生物

24、力學(xué)性質(zhì)不同；發(fā)育早期(3-12周)的大鼠，其牙周膜的最大負(fù)荷、彈性模量、剪切破壞能量密度，都隨時間的增加而顯著增加；不同功能狀態(tài)；不同功能狀態(tài)； 4 4周齡大鼠的磨牙牙周膜的最大抗拉強度周齡大鼠的磨牙牙周膜的最大抗拉強度為為21.1 N21.1 N，拔除對頜牙，拔除對頜牙8d8d后實驗組牙周膜最后實驗組牙周膜最大抗拉強度下降至大抗拉強度下降至5.4N5.4N；不同牙位：磨牙明顯高于切牙不同牙位：磨牙明顯高于切牙牙周炎病變的不同階段；牙周炎病變的不同階段；種間差異：牙周膜寬度及組織結(jié)構(gòu)差異所致；種間差異：牙周膜寬度及組織結(jié)構(gòu)差異所致；牙周膜的應(yīng)力分布牙周膜的應(yīng)力分布牙槽骨高度對牙周膜內(nèi)應(yīng)力的大

25、小和分布的影牙槽骨高度對牙周膜內(nèi)應(yīng)力的大小和分布的影響響FEMFEM結(jié)果表明：牙周膜內(nèi)的應(yīng)力隨牙槽骨降低結(jié)果表明：牙周膜內(nèi)的應(yīng)力隨牙槽骨降低而逐漸增大，但在牙周膜的不同部位應(yīng)力增加而逐漸增大，但在牙周膜的不同部位應(yīng)力增加的幅度不同，呈非線性的關(guān)系；的幅度不同，呈非線性的關(guān)系；牙槽骨吸收在根長的牙槽骨吸收在根長的2020以內(nèi)時應(yīng)力的增長較以內(nèi)時應(yīng)力的增長較平緩，牙槽骨吸收超過根長的平緩，牙槽骨吸收超過根長的2020以后應(yīng)力的以后應(yīng)力的增加幅度明顯加大。增加幅度明顯加大。 合力在牙槽骨內(nèi)傳遞分散具有一定的規(guī)合力在牙槽骨內(nèi)傳遞分散具有一定的規(guī)律牙齒受力時應(yīng)力向鄰近左右牙槽骨內(nèi)律牙齒受力時應(yīng)力向鄰近左

26、右牙槽骨內(nèi)擴散，一般擴散至三、四個牙位的牙槽骨擴散，一般擴散至三、四個牙位的牙槽骨區(qū)域，合力從受力牙到擴散至最后的牙位區(qū)域，合力從受力牙到擴散至最后的牙位牙槽骨區(qū)，應(yīng)力逐漸遞減直至消失。牙槽骨區(qū)，應(yīng)力逐漸遞減直至消失。二、牙槽骨和下頜骨的拉伸和壓縮力學(xué)性質(zhì)二、牙槽骨和下頜骨的拉伸和壓縮力學(xué)性質(zhì)頜骨的力學(xué)性質(zhì)取決于骨的材料、顯微結(jié)構(gòu)、全骨頜骨的力學(xué)性質(zhì)取決于骨的材料、顯微結(jié)構(gòu)、全骨的形狀。包括：膠原纖維的多少、哈弗氏系統(tǒng)的方的形狀。包括：膠原纖維的多少、哈弗氏系統(tǒng)的方向、大小、多少及間板的層數(shù)，而這些結(jié)構(gòu)又與牙向、大小、多少及間板的層數(shù)，而這些結(jié)構(gòu)又與牙的功能活動有關(guān)；的功能活動有關(guān)；骨的形態(tài)和

27、結(jié)構(gòu)又取決于骨的功能。同時，骨的材骨的形態(tài)和結(jié)構(gòu)又取決于骨的功能。同時，骨的材料性質(zhì)和形態(tài)結(jié)構(gòu)又是骨功能活動的基礎(chǔ)，因而，料性質(zhì)和形態(tài)結(jié)構(gòu)又是骨功能活動的基礎(chǔ)，因而，研究下頜骨及牙槽骨的力學(xué)性質(zhì)，必須與其組織結(jié)研究下頜骨及牙槽骨的力學(xué)性質(zhì)，必須與其組織結(jié)構(gòu)、功能分析結(jié)合起來。構(gòu)、功能分析結(jié)合起來。應(yīng)力分布情況應(yīng)力分布情況致密堅硬的皮質(zhì)骨比相對應(yīng)部位的網(wǎng)狀琉松的松質(zhì)致密堅硬的皮質(zhì)骨比相對應(yīng)部位的網(wǎng)狀琉松的松質(zhì)骨的應(yīng)力值大骨的應(yīng)力值大20-30倍，說明皮質(zhì)骨在下頜骨承受倍，說明皮質(zhì)骨在下頜骨承受負(fù)荷時發(fā)揮了主要作用。負(fù)荷時發(fā)揮了主要作用。通過光彈法和有限元法對下頜骨應(yīng)力分布情況進(jìn)行通過光彈法和有限

28、元法對下頜骨應(yīng)力分布情況進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)多位于髁突前斜面、喙突、了分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)多位于髁突前斜面、喙突、下頜切跡等部位。（胡凱，下頜切跡等部位。（胡凱，2019；vollmer，2000）（孫健，（孫健，20192019） 髁突頸部、喙突后側(cè)、下頜角等部位為應(yīng)髁突頸部、喙突后側(cè)、下頜角等部位為應(yīng)力集中區(qū)，并發(fā)現(xiàn)力集中區(qū)，并發(fā)現(xiàn)3 3條應(yīng)力軌跡線：條應(yīng)力軌跡線：從下頜體至下頜角；從下頜體至下頜角；下頜體沿后牙牙槽嵴遠(yuǎn)端下頜支前緣至喙突；下頜體沿后牙牙槽嵴遠(yuǎn)端下頜支前緣至喙突；喙突后側(cè)至髁突頸部。喙突后側(cè)至髁突頸部。一、牙槽骨的各向異性性質(zhì)人體下頜骨及牙槽骨的皮質(zhì)骨的力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出

29、較明顯的各向異性和非均勻性，彈性系數(shù)是方向的函數(shù). 各個方向的力學(xué)性質(zhì)存在明顯差異，近遠(yuǎn)中向的彈性模量和泊松比大于合齦向，下頜骨及牙槽骨皮質(zhì)骨這種力學(xué)性質(zhì)與其組織結(jié)構(gòu)及生理功能有關(guān)。第三節(jié)第三節(jié) 下頜骨和牙槽骨的各向異性性質(zhì)下頜骨和牙槽骨的各向異性性質(zhì) 下頜骨皮質(zhì)骨是一種多相的復(fù)合生物材料，主要由羥基磷灰石和膠原纖維組成。下頜骨皮質(zhì)骨軸向彈性模量界于二者之間。但其力學(xué)性能更好、既能避免硬材料的脆件破壞，又能避免軟組織的過早屈服；用復(fù)合材料力學(xué)的一般方法對二者簡單的線性疊加為基礎(chǔ)的復(fù)合計算并未達(dá)到預(yù)期目的，對此學(xué)者們提出利用各種模型；頜骨是各向異性，具有塑性性質(zhì)和脆性性質(zhì)的復(fù)頜骨是各向異性，具有

30、塑性性質(zhì)和脆性性質(zhì)的復(fù)雜的生物材料。雜的生物材料。有學(xué)者認(rèn)為骨皮質(zhì)是堅硬的組織近似于各向同有學(xué)者認(rèn)為骨皮質(zhì)是堅硬的組織近似于各向同性體，與常用的工程材料相似。因而，對頜骨進(jìn)性體，與常用的工程材料相似。因而，對頜骨進(jìn)行加載測試，若作為各向同性體來研究，可大致行加載測試，若作為各向同性體來研究，可大致符合虎克定律，其負(fù)荷符合虎克定律，其負(fù)荷- -變形曲線在一定的范圍內(nèi)變形曲線在一定的范圍內(nèi)基本可呈線性關(guān)系?；究沙示€性關(guān)系。從生物力學(xué)來看，骨組織是礦物質(zhì)和膠原基質(zhì)組從生物力學(xué)來看，骨組織是礦物質(zhì)和膠原基質(zhì)組成的復(fù)合材料，有學(xué)者認(rèn)為骨屬于粘彈性材料。成的復(fù)合材料，有學(xué)者認(rèn)為骨屬于粘彈性材料。皮質(zhì)骨和

31、松質(zhì)骨是骨組織的兩種類型。骨皮質(zhì)和皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨是骨組織的兩種類型。骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)其實是一種材料僅僅是同一種材料的疏骨松質(zhì)其實是一種材料僅僅是同一種材料的疏松度和密度的差異。松度和密度的差異。幾乎所有的生物固體都是粘彈性體只不過有的幾乎所有的生物固體都是粘彈性體只不過有的彈性較強，有的粘性較強，在程度上有差別，故彈性較強，有的粘性較強，在程度上有差別，故討論骨的生物力學(xué)性能時，必須指明研究骨的哪討論骨的生物力學(xué)性能時，必須指明研究骨的哪一部分。一部分。 在實際研究中，多計算某一結(jié)構(gòu)層次的平均力在實際研究中，多計算某一結(jié)構(gòu)層次的平均力學(xué)性能。學(xué)性能。下頜骨皮質(zhì)骨也是增強型的粘彈性復(fù)合生物材下頜骨皮質(zhì)骨也是增強型的粘彈性