嵌體是嵌入牙體內部用以恢復缺損牙體形態和功能的修復體，其中部分嵌入牙冠內、部分高于牙面的稱為高嵌體。（高）嵌體通過微創甚至無創的牙體預備，以盡可能地實現牙體缺損的類天然牙復制，加之樹脂或全瓷材料的運用，被譽為仿生、仿真修復。嵌體的洞型設計、材料的選擇等因素對嵌體及剩余牙體的應力分布、防止修復體折裂及脫粘接、延長其使用壽命都有著重要影響。
有限元分析（finite element analysis，FEA）是力學分析與計算機技術相結合的方法，其特點在于被分析的結構不受形狀和材料所限制，建模后可通過變更不同的加載條件分析研究不同的受力情況，比以往其他應力測量方法更直觀、精確。自1973年一些學者將FEA引用到口腔醫學領域以來，隨著技術和時間的沉淀，其優勢越顯著，現已廣泛應用于口腔各學科中來分析解決生物力學問題。隨著嵌體的廣泛應用以及有限元分析法技術的不斷進步，學者們對這些影響因素的有限元分析也越來越多，這些研究對設計方案的最優化提供了理論依據。本文就近年來有限元分析法在嵌體修復中的研究進展作一綜述。
1. 對嵌體抗力形的研究
抗力形是指修復體或牙體能抵抗牙合力而不致被破壞或折裂的形狀，評估嵌體抗力的因素包括嵌體的厚度和寬度、有無覆蓋牙尖、有無墊底層及厚度等?？沽π蔚臏蚀_設計，有利于嵌體長期、有效的發揮功能。
1.1 關于嵌體的厚度及寬度
Ona等通過建立上頜第一前磨牙缺損后用不同厚度（1、2、3 mm）及寬度（1.5~5.0 mm）的近中-牙合面-遠中（mesio-occluso-distal，MOD）洞型瓷嵌體修復的有限元模型發現：厚度為2、3 mm的嵌體應力值相近，且均小于厚度為1 mm的嵌體應力值。他們認為：嵌體應有一定的厚度，過薄易形成應力集中。Durand等也得出了相同的結論，即隨著嵌體厚度增加，應力集中情況得以改善。Ona等還發現：嵌體寬度越小，在嵌體及牙體接觸面產生的拉應力及剪切力越大，增加了嵌體內表面折裂以及脫粘接的概率。
楊欣諭等通過設計不同的髓壁與齦壁高度差，研究其對上頜前磨牙MOD洞型瓷嵌體應力分布的影響后發現：應力水平在高度差為1 mm時最小，此時嵌體厚度適中；高度差在2、0.5 mm時，即嵌體過薄或過厚時應力明顯增大。所以，他們認為：嵌體的厚度與嵌體的應力分布有很大關系。而Holberg等通過研究（0.7~2.0 mm）14組不同厚度瓷嵌體修復下頜第一磨牙的應力分布情況后發現：瓷嵌體厚度與拉應力水平無明顯相關關系。他們還同時分析了不同深度、寬度的嵌體的應力分布情況，結果顯示：全瓷嵌體體積大小并不是影響應力大小的重要因素；支持較窄、較薄的全瓷嵌體不會增加折裂風險，適合微創修復的觀點。
Mei等則認為：增加嵌體寬度，則增大了嵌體的應力水平。以上的研究對于合適的嵌體大小還存在爭議，原因可能是研究的洞型、載荷大小及所附材料參數的不同。目前，臨床上或者實驗中比較常用的嵌體的厚度為1.5~2 mm，設計時還應考慮患牙缺損的大小，在保證嵌體有足夠的強度下盡量保存剩余健康牙體，并控制與髓腔的距離。
1.2 關于嵌體覆蓋牙尖的數目
王慧媛等分析覆蓋不同數目牙尖的高嵌體應力情況后發現：垂直載荷下，覆蓋全部牙尖組的牙釉質出現一個應力集中區，覆蓋全部和部分功能尖組出現2個應力集中區，說明功能尖和非功能尖都覆蓋的高嵌體可以將力更好地向根方傳導。文成超分析下頜第一磨牙不同剩余頰側壁厚度MOD洞型全瓷嵌體修復的應力情況后發現：頰側壁越厚，嵌體及牙體組織的應力越分散，此時做牙尖覆蓋的高嵌體應力水平反而更高，這就說明保留健康的牙本質能有效降低應力水平；且剩余頰側壁量越大（>2 mm），越不適合做單側牙尖覆蓋的高嵌體修復。
Mei等在比較不同寬度樹脂嵌體和高嵌體的應力大小后發現：寬度<4 mm時，嵌體最大主應力值小于高嵌體；寬度≥4 mm時，嵌體應力值明顯大于高嵌體。這就提示：在臨床上，當剩余牙體較少時應該制備高嵌體防止牙體折裂。侯波等發現：對根管治療后MOD洞型缺損的牙體修復采用高嵌體的修復方式，可以提高缺損牙體的抗力。因此，建議活髓牙單側牙體壁＜2 mm時，需進行該側牙尖覆蓋的高嵌體修復；根管治療后剩余單側牙體壁厚度＜3 mm時，需覆蓋該側牙尖行高嵌體修復。
1.3 關于嵌體的墊底厚度
臨床上，對剩余牙體進行墊底能填除倒凹，增加修復體邊緣密合性且能使修復體厚度適中，改善應力分布。Durand等在全瓷嵌體修復上頜前磨牙的洞底用不同厚度的樹脂墊底，進行應力分析后發現：墊底厚度增加，應力值增大，嵌體應力集中水平越高。馮娟等通過對不同厚度玻璃離子墊底后的全瓷嵌體冠進行應力分析，結果顯示：墊底厚度1 mm時，嵌體及牙體應力水平最小，低于墊底厚度為0、2、5 mm的應力。因此，他們均認為：牙合墊底的厚度以薄為宜。
一些學者也發現：隨著墊底厚度的增加，嵌體的最大拉應力逐漸增加；而不同墊底材料相比較，彈性模量較低的墊底材料其厚度的變化對嵌體應力改變的影響更明顯。因此，進行全瓷嵌體修復時，當洞型較淺、缺損較少時，用較薄的、彈性模量較低的玻璃離子墊底；而當牙體缺損較大，洞底部牙本質較薄弱時，用較厚的、彈性模量較高的樹脂墊底，以起到對洞底牙本質的保護作用。
1.4 關于嵌體的肩臺類型
繆羽等通過建立3種不同邊緣設計的聚合瓷高嵌體的有限元模型后發現：對其進行垂直加載時，90°肩臺和135°肩臺應力集中于軸髓線角處，而內線角圓鈍的直角肩臺在此處應力分布均勻；斜向加載時，應力水平最小的也是內線角圓鈍的直角肩臺。由此，建議在臨床上，可預備內線角圓鈍的直角肩臺，以提高樹脂高嵌體的成功率。
2. 對嵌體材料及其性能的研究
近年來，全瓷材料以其美觀性及足夠的力學強度逐漸代替金屬烤瓷材料及樹脂，常用的全瓷嵌體材料包括長石質類（Mark Ⅱ）、白榴石類（EmpressⅠ）、氧化鋰基類（Empress Ⅱ，IPSe.max）、氧化鋯基類（LAVA）等。不同成分的瓷材料在不同的工藝下產生不同大小的彈性模量，其與樹脂材料相比時彈性模量較高，因而，在最佳材料的選擇上尚有爭議。
2.1 不同陶瓷材料的比較
Trindade等對不同彈性模量的2種二硅酸鋰材料（IPS e.max Press、IPS e.max CAD）和3種長石質瓷（Vita PM9、Vita Mark Ⅱ、Vita VM7）進行比較后發現：Vita PM9長石質瓷以其較低的彈性模量，在分散 力和避免應力集中方面效果最好，IPS e.max CAD應力集中最明顯。研究顯示：彈性模量受到材料本身成分及制造工藝的影響，嵌體材料彈性模量越低，修復體牙體界面的應力水平越小，牙體應力分布越合理。
陸曉豐等也發現：高彈性模量的嵌體較低彈性模量的嵌體修復的牙體組織有明顯的應力集中現象。但長石質瓷強度僅為50~130 MPa，二硅酸鋰類能達到300~400 MPa，因此，建議醫生在臨床上選擇全瓷材料時除了考慮彈性模量，也應該考慮抗壓強度。Ma等發現：二硅酸鋰玻璃陶瓷雖在撓曲強度上不及氧化鋯陶瓷，但在有牙釉質支持的情況下，其載荷能力能達到氧化鋯的75%；當為牙本質支持時，二硅酸鋰玻璃陶瓷高嵌體載荷能力為氧化鋯的一半。鑒于患者對美觀的要求，二硅酸鋰能提供嵌體修復所需的強度外，加之美學和粘接性能上的優勢，使其在美學及微創修復中比氧化鋯更具優勢。
2.2 樹脂材料與陶瓷材料的比較
劉小嘉等對金合金、復合樹脂、陶瓷等不同材料的MOD嵌體修復下頜第一磨牙的應力進行分析后發現：復合樹脂的應力最小。因此，他們建議當牙體缺損較大時，選擇彈性模量較小的復合樹脂來進行嵌體修復。張瓏等也認為：樹脂嵌體的彈性模量與牙體組織相近，更適合缺損牙體的修復。Soares等通過研究延遲光敏作用對不同樹脂水門汀彈性模量、努氏硬度、收縮率的影響以及進一步研究殘余收縮應力對后牙瓷嵌體應力分布的影響情況后發現：聚合收縮率在水門汀混合3 min后，光敏作用比即刻光敏作用降低15%~34%；在5 min后，光敏作用收縮率可降低22%~42%；但其對彈性模量和努氏硬度沒有影響。延遲光敏作用是通過降低水門汀的聚合收縮率來增加瓷嵌體粘接界面的密合性，減少微滲漏及繼發齲的發生。
2.3 關于嵌體材料的熱力學性能的研究
Cornacchia等的研究發現：冷熱循環會造成材料的熱力學性能疲勞；在熱力學載荷下，樹脂嵌體因其熱膨脹系數較高而比瓷嵌體產生更高的應力水平，因此，瓷嵌體不易造成熱力學疲勞。在溫度變化時，嵌體的拉應力主要在載荷區域，這就提示圓鈍、光滑的外表面對于防止應力集中及嵌體折裂很有必要。?elik K?ycü等通過改變加載溫度模擬口腔攝入冷熱食物對金合金、復合樹脂、全瓷3種材料修復的后牙嵌體進行應力分析后發現：溫度改變時的應力水平明顯大于僅對嵌體給予200 N加載條件的應力。當分別在4 ℃和60 ℃給予200 N的載荷，復合樹脂嵌體的拉應力最大，但所受剪切力最小。拉應力是造成嵌體折裂的主要因素，較大剪切力會造成脫粘接，因而，為了避免嵌體折裂及防止脫粘接，應考慮材料的熱力學性能和粘接性能等。
綜上所述，樹脂嵌體彈性模量更接近牙體組織，但瓷嵌體具有更高的抗壓強度、美觀性和抗熱力學疲勞性能，并在粘接時可以通過延遲光敏作用降低粘接劑殘余應力對瓷嵌體的影響。由此，建議臨床上較淺的窩洞及美觀要求較高的區域可考慮彈性模量較高的陶瓷材料，以更好地保護薄弱牙尖及獲得更優越的美觀效果；當窩洞較深時，可考慮彈性模量較小的樹脂材料修復，改善洞底部應力集中。
3. 對嵌體粘接層的研究
現代粘接技術被認為是“沉默的革命”，無疑是牙體修復領域的突破性進展。學者們對不同彈性模量粘接劑及粘接劑厚度進行了研究，Pishevar等的研究發現：當粘接劑厚度由100 μm增加到300 μm，應力水平明顯增大。這就提示：粘接劑厚度不宜過厚。他們還發現：洞型預備后，在印模前用玻璃離子水門汀即刻封閉牙本質，明顯減小了嵌體粘接界面的應力集中水平。Rocca等也認為牙本質即刻封閉對嵌體使用壽命是有積極影響的。這就提示：臨床可以通過牙本質即刻封閉來減小聚合收縮產生的應力。
一些學者發現：樹脂水門汀聚合收縮的過程會在牙體軸髓線角產生較大的拉應力，并將導致粘接界面水門汀的疲勞失效。一些研究顯示：墊底厚度越厚，粘接層的剪切應力越大，越易造成脫粘接。因此，為了創造良好的粘接界面，可以在洞型預備后進行牙本質即刻封閉，使用聚合收縮率低的水門汀，粘接劑厚度以薄為宜，牙體預備時軸髓線角應盡量圓鈍。
4. 有限元分析法現狀以及對未來的展望
目前，多數研究采用錐形束計算機斷層掃描（cone beam computed tomography，CBCT）、圖像處理后建立三維有限元模型。CBCT建模自2011年已廣泛應用于有限元分析法中。這種建模方法準確、簡單，并且模型無損害，將圖像邊界轉變為簡單的線條圖形，這是三維坐標儀無法實現的。傳統片切技術建模屬于破壞性建模。與螺旋CT相比，CBCT空間分辨率高，無放大失真，且放射劑量小。采用CBCT建模使有限元模型更具可靠性與真實性。但CBCT建模對內部細微結構的單元劃分仍欠精準。
三維有限元在口腔修復的力學研究中已有很長的歷史，也是一項成熟的技術，在很多方面具有實驗生物力學無法比擬的優越性，但也存在著以下不足：1）建模過程中，多將所有材料假設為連續、均質、線彈性和各向同性，材料負荷變形為小變形，這些簡化過程可能對模型的幾何相似性和力學相似性造成影響；2）受力加載時，大多只考慮了咀嚼過程中主要力的方向，而咀嚼時力是不斷變化和循環的；3）牙體組織力學性能的測定方法和測量結果尚有爭議。
有限元分析是通過數學計算進行的理論分析，在運算中有理論和假設成分的存在，忽略了個體差異，與口腔實際的力學環境及受力結果有較大差異，研究結果的意義有一定的局限性。因此，在今后研究中，應充分考慮牙體及牙周組織完全非線性、黏彈性、載荷以及口腔咬合的情況，真實地反映口腔組織的生物力學特性，才能為生物力學研究提供更有益的幫助，為臨床修復體最優化設計開拓廣闊的前景。
