黏著界面微觀力學分析和破裂成長模擬之技術開發與其在門牙陶瓷貼片及矯正器移除之臨床應用

利用黏著劑將復形物附著於牙齒是ㄧ項常見的治療方式，但黏著成功率通常取決於黏著劑與牙齒界面之微機械式嵌合的力學行為，然而目前對於此黏著界面之微觀力學反應並沒有一項較佳的分析方法可供使用；此外黏著界面的破裂也是臨床上常見的現象，如何有效率地模擬黏著界面的微觀破裂成長行為也是一項重要的課題。因此本論文之目的是利用有限元素法之次模組(Submodeling)和元素增生/隱沒(Element birth & death)之分析技術，開發界面微觀力學分析與材料破裂成長模擬之二項核心分析技術，並利用不同黏著劑型態之剪力電腦模擬分析與體外實驗驗證二項核心技術之合理性。待此兩核心技術開發成功後將運用於1.門牙全陶瓷貼片於不同黏著劑厚度之微觀力學行為分析及2.齒顎矯正器移除後牙釉質／黏著劑界面之微觀力學行為分析。研究方法可分為核心技術開發與臨床問題應用二大部分。在技術開發方面，首先透過牙釉質與黏著劑界面微觀影像擷取及黏著劑拉伸降服強度實驗得到牙釉質與黏著劑微觀界面型態及黏著劑斷裂強度值，再於有限元素軟體中（ANSYS 11.0）建構牙釉質/黏著劑/全陶瓷複合體之剪力實驗巨觀二維及三維(2D & 3D)模型，由此模型分析得知牙釉質與黏著劑界面之最大應力發生位置，並於此位置再分別建構使用全蝕型(three-step total-etch method)與自蝕型(one-step self-etch adhesive)二組牙釉質/黏著劑界面之微觀模型(Sub-model)，這些微觀模型之界面接合型態是依據先前電子顯微鏡(SEM)及共軛焦顯微鏡(Confocal)觀察而獲得，邊界條件則根據巨觀模型分析之位移量結果而給定。隨後依據自行測得之黏著劑最大斷裂強度作為材料破裂準則，並於有限元素軟體中開發可與元素隱沒(Element death)技術結合並疊代運算之組合語言程式(APDL)以模擬界面之微觀破裂成長行為；分析結果再和體外剪力破壞實驗與及多階段音洩破裂成長實驗進行結果驗證。於臨床應用方面，利用已開發之微觀力學分析與材料破裂成長模擬技術探討：(I)門牙全陶瓷貼片於不同黏著層厚度與咬合角度，對於牙釉質/黏著劑界面之微觀應力分佈與破裂成長趨勢。及(II)齒顎矯正器在使用Transbond XT 黏著劑條件下，在不同施力方向及位置對在齒顎矯正器移除後，牙釉質黏著劑界面之微觀應力分佈與破裂成長趨勢。本計畫將分三年進行：第一年：核心技術開發，包括“牙釉質與黏著劑界面微觀影像擷取＂、“黏著劑拉伸降服強度實驗執行＂、“二維微觀電腦模擬分析＂。第二年：核心技術開發，包括“三維微觀電腦模擬分析＂、“體外剪力破壞實驗及驗證＂、“多階段音洩破裂成長及實驗＂。第三年：臨床問題應用：(一)門牙全陶瓷貼片於不同黏著劑厚度之微觀力學分析及(二)齒顎矯正器移除後牙釉質/黏著劑界面之微觀力學分析。

系統編號:PB9808-2369
原計畫編號:NSC98-2320-B010-033-MY3