牙体预备生物机械原理详解演示文稿
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第27页，共34页。
T：只用于钛金属的车针(for titanium only)，HIP ：特殊细钨钢等压热处理(hot isostatic pressing) 车针杆上颜色代表含义：蓝色：交叉板牙双向刀口，红 色：细牙交错刀口，黄色：细金刚刀口，绿色：横向高 效切割刀口，无色：粗刀口车针等。
第28页，共34页。
传递和分散来自牙的咬合力，并以此作为其组织细胞新 陈代谢的功能刺激，以达到组织结构的改建。机械应力 的作用可致细胞及细胞骨架发生改变，细胞形态的改变 可引起细胞功能代谢的变化。机械为局部的一种媒介或 信号，对牙周膜的功能代谢有着重要的临床意义。
第14页，共34页。
牙槽骨及颌骨的组织结构，如哈弗骨胶原纤 维的数量、方向及骨小梁数量、排列方向皆与受 力及力学性质有关。人体下颌骨、牙槽骨具有明 显的各向异性和非均匀性，骨是多孔结构，断裂 力学性呈各向异性。由于骨属裂纹体，致使其在 外力作用下可能发生断裂。因此骨的密度和显微 结构可明显影响骨的断裂力学性质。有实验表明 ，骨密度增加5％，其断裂韧性可增加30％。
第8页，共34页。
1.牙釉质力学性质 牙釉质是属于各向异性非均质生
物材料，其力学性质可因牙体不同的部位解剖而呈 现不同的特点(表4—1、4-2)。
第9页，共34页。
第10页，共34页。
2．牙本质力学性质： 牙本质相关的力学参数见表
第11页，共34页。
3．牙体组织的剪切力学性质 剪切变形是牙体组织重要的力学参数，在发生
第32页，共34页。
牙釉质各向异性较为明显，车针沿平行釉柱方 向切割效率高。釉柱近牙体表面1／3处较直，内2／ 3处则弯曲扭转。磨牙牙尖区及前牙切缘处为绞釉柱 ，此处切割较困难。窝沟区釉柱由釉牙本质界向窝 沟底部集中，牙颈部、釉柱排列近水平向，此处较 易切割。
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不同部位牙本质的硬度不尽相同，但其各向异性较弱 ，垂直于牙本质小管方向加载易于断裂。一般牙本质小管自 牙髓表面向釉牙本质界呈放射状排列。同时由于牙本质增龄 性变化，其矿化程度增高，切割相对困难。
第19页，共34页。
由于牙体外形结构不规则，而且其组织结构 及硬度不同，故应在不损伤牙髓的原则下，根据 修复设计需要来选择合适的车针及转速进行切割 。所选车针应不易变形，具有较高稳定性和抗断 裂能力，无尖端崩折或脱砂，旋转中同心度好， 切割时应施力适当(30～60g)、循序而有效地切割 牙体组织。
8º，洞壁 向外展≤10º以满足固位和就位的 要求。
6．牙体预备中注意保护牙周组织及口周组织。
第18页，共34页。
二、牙体切割器械的工作原理及其选择 金刚石具有很高的硬度和优良的理化性能，将
有一定锐角的金刚砂粒，依一定的方向、间距以不 锈钢车针中轴为圆心进行粘附或电镀，制成有一定 切割硬组织能力的金刚砂车针，这是修复中牙体预 备的重要器械 。
由于高品质涡轮机转速可达310000-440000rpm，高速摩 擦易产热，故在牙体预备中除应配置高效喷雾冷却系统外， 牙体应采取间断磨法，均匀磨除。
第34页，共34页。
剪切变形时，在其内部引起的应力的分布规律和大 小都十分复杂，有实验表明牛牙釉质的剪切模量明 显高于其牙本质的剪切模量。
第12页，共34页。
牙本质的断裂是沿一定结晶学平面发生的，牙本质小管 间的胶原纤维方向性可能影响其断裂值。
牙釉质的自然断裂，一般见于有不符合生理力学的结构 ，如先天钙化不全或外形解剖异常，在长
光(rubin)以及CO2 激光等牙体组织修整技术，具有切 割效率高，机械振动小，噪音低等优点。但由于牙体 外形、结构的不规则性，以及牙体不同部位硬组织层 次结构、厚度的不一致性，在进行牙体预备时，缺乏 十分重要的手感，难以应用各种高能量激光准确地切 割牙体组织，并且其热效应对牙釉质、牙本质可造成 明显损伤，形成裂缝，发生炭化，引起结构改变等问 题仍然需要研究。
第30页，共34页。
因此，目前研究金刚砂的结合工艺，以 改善其金刚砂车针稳定性，减少热效应，提高 、延长其使用寿命，仍是牙体切割器械的研究 方向。
第31页，共34页。
五、牙体组织结构性能对切割器械的要求
为完善修复，重建或恢复咀嚼咬合及美观功 能，需磨除龋坏的牙体组织及切割部分健康的牙 体组织。如何有效而恰当地进行牙体预备使组织 受损程度最低，是十分重要问题。
发性牙本质形成，渐变狭窄，牙髓感觉功
能有所下降。
在无痛治疗条件下的牙体预备中，必须结合牙体 解剖形态、预备的牙体组织量进行切割．防止损伤牙 髓。
第5页，共34页。
5.牙周组织 牙的周围的组织称为牙周组织，即牙
龈、牙周膜、牙槽骨，牙周组织起到
承受、传导、缓冲咬合力的作用。
牙周膜(periodontal membrane)是致密性结缔
第20页，共34页。
三、切割器械种类 （一）据车针外形结构及金刚砂粒度进行分类
1．金刚砂车针外形分类 球形(ball)、平头柱形(flat end cylinder)、圆头柱 形(round end cylinder)、尖头圆柱形(pointed
cylinder)、轮形(rebounded wheal，wheel)、鱼 雷形(torpedo)、梨形(pear，long pear)，倒锥形 (inverted cone)、
第21页，共34页。
双倒锥形(double inverted cone)、刀边形(knife edge)、圣诞树形(xmas tree)、针形(needle)、火 焰形(flame)、橄榄球形(football)、蛋形(egg shape)、火焰头柱形(paralled-flame shape end) 、短头金刚砂针(short shank diamond points)， 平行轮形车针(multi-wheel diamond point)、锥形 或平头金刚砂顶车针。
第24页，共34页。
(二)功能分类
1．初磨车针 进行较大量的切割时，一般采用金刚 砂粒度较粗(>150µm)的车针。
2．细磨车针 小于40µm的车针用于已预备完 成牙体表面的微细调磨、抛光。
3．短炳金刚砂车针(short shank diamond points) 用于张口度较小，尤其在磨牙区的牙 体预备或颊脂垫异常肥厚患者的磨牙区牙体预备 。
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(三)按照车针的质材分类
根据车针工作端的制作材料不同，可分为金刚砂车针 和钨钢车针。金刚砂车针已见前述。
合金钢车针杆上字母及颜色标出不同工作头的性质：
E：交错板牙（stagged toothing)，L：刀口左旋 (1eft-hand twist)，R：刀口右旋(right-handtwist)， A：加左右旋——双向刀口， Q：规则板牙(reqular tooting)，
第3页Байду номын сангаас共34页。
3. 牙骨质 牙骨质位于牙颈部以下的牙根区，是覆盖
在牙本质表面的矿化硬组织，其在牙颈部 较薄(20～50µm)，在根尖区、磨牙根分叉
处较厚(约150-200µm)。
第4页，共34页。
4．牙髓 牙髓是一种感觉非常敏感的组织，对冷、 热、切割、压力和化学物质刺激均可产生
敏锐的痛觉反应。但是牙髓组织随着人体 年龄的增加，牙髓内细胞成分减少，纤维 增多，牙髓活力下降，髓腔、根管可因继
确、均匀地磨除牙体组织，开辟出必要的修复
间隙； 2．牙体预备中注意正确选用器材设备，并采用降
温措施保护牙髓；
3．去净龋坏的牙体组织及无牙本质支撑的无基釉；
第17页，共34页。
4．去除妨碍修复体就位倒凹，消除牙体预备面可
能引起代型磨损或应力集中的尖锐棱角； 5．完成的牙体预备其轴壁 向聚合度一般不超过
牙体预备生物机械原理详解 演示文稿
第1页，共34页。
优选牙体预备生物机械原理
第2页，共34页。
2.牙本质 是牙的主体，其脆性小于釉质，其硬度
为80KHN。牙本质是一种无血管、矿化的 有代谢力的结缔组织。
当牙本质受到刺激后，在受损区相对应的牙髓壁上 逐渐形成修复性牙本质，修复性牙本质中 牙本质小管 数目明显减少，甚至无小管可见。
组织，环绕牙根，界于牙根与牙槽骨之间。牙周膜
由多种细胞、基质和纤维组成。牙被牙周膜中大量 的胶原纤维固定在牙槽窝内，以抵抗和调节牙所承
受的咀嚼压力，牙周膜的厚度不因年龄、功能持续
状态而发生政变。
第6页，共34页。
牙龈(gingiva)是覆盖在牙槽突边缘及牙颈部的
口腔黏膜组织，坚韧而微有弹性。
牙槽骨(alveolar bone)是颌骨包围和支持牙根
第22页，共34页。
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2．车针金刚砂粒度
按照金刚砂车针使用的金刚砂粒度分为不同粗糙 度的车针，并在车针柄上标有不同颜色的色环。
粗粒度金刚砂车针(125-150µm)柄上标有黑色色 环；标准金刚砂车针(106-125µm)柄上标有蓝色色环 ；细粒度金刚砂车针(53-63µm)柄上标有红色色环或无 色环；极细粒度刚砂车针（20-30µm)柄上标有黄色 或白色色环。
牙釉质的自然断裂主要是平行于釉质柱的基本方向，垂 直断裂仅局限于近釉牙本质界的区域。
牙本质的自然断裂多为垂直断裂，但从牙整体的研究报 道，牙本质断裂并不受组织结构方向的影响，而是受冲击 体的能量形状、冲击方向冲击点，牙支持组织性质、牙的 几何形态的限制及牙的显微组织结构。
第13页，共34页。
二、牙周组织的生物力学特点 介于牙根与牙槽骨之间的牙周膜，不断承受、支持、
第15页，共34页。
第三节 牙体预备及牙体切割器械
—、牙体预备的原则 为使修复体与天然牙及牙颌系统外形协调，准
确、无害而有效地牙体预备是重要环节。因 此，牙体预备应在符合修复学原则和生物机械
力学原则下进行。
第16页，共34页。
1．在尽量保存牙体组织的前提下，按固位、支 持、抗力、美观和正常外形设计要求，尽量准
应根据牙体预备的需要合理选用车针和控制牙科手 机的旋转方向。如用交错板牙或规则板牙的车针切 割牙体，用直形或螺旋形刀口的车针磨光牙体表面 等。 另外，合金钢车针工作端也有柱状、锥状、球状 、橄榄状等许多不同的形状，可根据牙体预备的 需要选择使用。
第29页，共34页。
四、切割器械的发展及展望
近年来出现了铒激光(高能量激光)、红宝石激
第25页，共34页。
4．长柄金刚砂车针 临床牙冠较长的龈1／3区牙体预 备。
5．肩台车针 该类车针设计上仅在其末端顶部有金刚砂 ，用于修整、预备牙体颈缘肩台。
6．细长颈金刚砂车针(slender instrument and long， narrow neck) 保证操作视野暴露更佳，使牙体预备能 准确地向深层牙本质过渡，保证牙体受损害最小。
的突起部分，牙槽骨是一种矿物化结缔组织,矿物质 含量约60％，当牙槽骨功能发生变化后，其结构和成 分也将出现适应性变化。
第7页，共34页。
第二节 牙体及牙周组织的生物力学特点
一、牙体组织的生物力学特点 临床牙体预备中主要涉及牙体中的牙釉质和牙本质，
了解、认识这两种组织基本力学特征对于进一步研究及临 床应用有着十分重要的作用。
T：只用于钛金属的车针(for titanium only)，HIP ：特殊细钨钢等压热处理(hot isostatic pressing) 车针杆上颜色代表含义：蓝色：交叉板牙双向刀口，红 色：细牙交错刀口，黄色：细金刚刀口，绿色：横向高 效切割刀口，无色：粗刀口车针等。
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传递和分散来自牙的咬合力，并以此作为其组织细胞新 陈代谢的功能刺激，以达到组织结构的改建。机械应力 的作用可致细胞及细胞骨架发生改变，细胞形态的改变 可引起细胞功能代谢的变化。机械为局部的一种媒介或 信号，对牙周膜的功能代谢有着重要的临床意义。
第14页，共34页。
牙槽骨及颌骨的组织结构，如哈弗骨胶原纤 维的数量、方向及骨小梁数量、排列方向皆与受 力及力学性质有关。人体下颌骨、牙槽骨具有明 显的各向异性和非均匀性，骨是多孔结构，断裂 力学性呈各向异性。由于骨属裂纹体，致使其在 外力作用下可能发生断裂。因此骨的密度和显微 结构可明显影响骨的断裂力学性质。有实验表明 ，骨密度增加5％，其断裂韧性可增加30％。
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1.牙釉质力学性质 牙釉质是属于各向异性非均质生
物材料，其力学性质可因牙体不同的部位解剖而呈 现不同的特点(表4—1、4-2)。
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2．牙本质力学性质： 牙本质相关的力学参数见表
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3．牙体组织的剪切力学性质 剪切变形是牙体组织重要的力学参数，在发生
第32页，共34页。
牙釉质各向异性较为明显，车针沿平行釉柱方 向切割效率高。釉柱近牙体表面1／3处较直，内2／ 3处则弯曲扭转。磨牙牙尖区及前牙切缘处为绞釉柱 ，此处切割较困难。窝沟区釉柱由釉牙本质界向窝 沟底部集中，牙颈部、釉柱排列近水平向，此处较 易切割。
第33页，共34页。
不同部位牙本质的硬度不尽相同，但其各向异性较弱 ，垂直于牙本质小管方向加载易于断裂。一般牙本质小管自 牙髓表面向釉牙本质界呈放射状排列。同时由于牙本质增龄 性变化，其矿化程度增高，切割相对困难。
第19页，共34页。
由于牙体外形结构不规则，而且其组织结构 及硬度不同，故应在不损伤牙髓的原则下，根据 修复设计需要来选择合适的车针及转速进行切割 。所选车针应不易变形，具有较高稳定性和抗断 裂能力，无尖端崩折或脱砂，旋转中同心度好， 切割时应施力适当(30～60g)、循序而有效地切割 牙体组织。
8º，洞壁 向外展≤10º以满足固位和就位的 要求。
6．牙体预备中注意保护牙周组织及口周组织。
第18页，共34页。
二、牙体切割器械的工作原理及其选择 金刚石具有很高的硬度和优良的理化性能，将
有一定锐角的金刚砂粒，依一定的方向、间距以不 锈钢车针中轴为圆心进行粘附或电镀，制成有一定 切割硬组织能力的金刚砂车针，这是修复中牙体预 备的重要器械 。
由于高品质涡轮机转速可达310000-440000rpm，高速摩 擦易产热，故在牙体预备中除应配置高效喷雾冷却系统外， 牙体应采取间断磨法，均匀磨除。
第34页，共34页。
剪切变形时，在其内部引起的应力的分布规律和大 小都十分复杂，有实验表明牛牙釉质的剪切模量明 显高于其牙本质的剪切模量。
第12页，共34页。
牙本质的断裂是沿一定结晶学平面发生的，牙本质小管 间的胶原纤维方向性可能影响其断裂值。
牙釉质的自然断裂，一般见于有不符合生理力学的结构 ，如先天钙化不全或外形解剖异常，在长
光(rubin)以及CO2 激光等牙体组织修整技术，具有切 割效率高，机械振动小，噪音低等优点。但由于牙体 外形、结构的不规则性，以及牙体不同部位硬组织层 次结构、厚度的不一致性，在进行牙体预备时，缺乏 十分重要的手感，难以应用各种高能量激光准确地切 割牙体组织，并且其热效应对牙釉质、牙本质可造成 明显损伤，形成裂缝，发生炭化，引起结构改变等问 题仍然需要研究。
第30页，共34页。
因此，目前研究金刚砂的结合工艺，以 改善其金刚砂车针稳定性，减少热效应，提高 、延长其使用寿命，仍是牙体切割器械的研究 方向。
第31页，共34页。
五、牙体组织结构性能对切割器械的要求
为完善修复，重建或恢复咀嚼咬合及美观功 能，需磨除龋坏的牙体组织及切割部分健康的牙 体组织。如何有效而恰当地进行牙体预备使组织 受损程度最低，是十分重要问题。
发性牙本质形成，渐变狭窄，牙髓感觉功
能有所下降。
在无痛治疗条件下的牙体预备中，必须结合牙体 解剖形态、预备的牙体组织量进行切割．防止损伤牙 髓。
第5页，共34页。
5.牙周组织 牙的周围的组织称为牙周组织，即牙
龈、牙周膜、牙槽骨，牙周组织起到
承受、传导、缓冲咬合力的作用。
牙周膜(periodontal membrane)是致密性结缔
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三、切割器械种类 （一）据车针外形结构及金刚砂粒度进行分类
1．金刚砂车针外形分类 球形(ball)、平头柱形(flat end cylinder)、圆头柱 形(round end cylinder)、尖头圆柱形(pointed
cylinder)、轮形(rebounded wheal，wheel)、鱼 雷形(torpedo)、梨形(pear，long pear)，倒锥形 (inverted cone)、
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双倒锥形(double inverted cone)、刀边形(knife edge)、圣诞树形(xmas tree)、针形(needle)、火 焰形(flame)、橄榄球形(football)、蛋形(egg shape)、火焰头柱形(paralled-flame shape end) 、短头金刚砂针(short shank diamond points)， 平行轮形车针(multi-wheel diamond point)、锥形 或平头金刚砂顶车针。
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(二)功能分类
1．初磨车针 进行较大量的切割时，一般采用金刚 砂粒度较粗(>150µm)的车针。
2．细磨车针 小于40µm的车针用于已预备完 成牙体表面的微细调磨、抛光。
3．短炳金刚砂车针(short shank diamond points) 用于张口度较小，尤其在磨牙区的牙 体预备或颊脂垫异常肥厚患者的磨牙区牙体预备 。
第26页，共34页。
(三)按照车针的质材分类
根据车针工作端的制作材料不同，可分为金刚砂车针 和钨钢车针。金刚砂车针已见前述。
合金钢车针杆上字母及颜色标出不同工作头的性质：
E：交错板牙（stagged toothing)，L：刀口左旋 (1eft-hand twist)，R：刀口右旋(right-handtwist)， A：加左右旋——双向刀口， Q：规则板牙(reqular tooting)，
第3页Байду номын сангаас共34页。
3. 牙骨质 牙骨质位于牙颈部以下的牙根区，是覆盖
在牙本质表面的矿化硬组织，其在牙颈部 较薄(20～50µm)，在根尖区、磨牙根分叉
处较厚(约150-200µm)。
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4．牙髓 牙髓是一种感觉非常敏感的组织，对冷、 热、切割、压力和化学物质刺激均可产生
敏锐的痛觉反应。但是牙髓组织随着人体 年龄的增加，牙髓内细胞成分减少，纤维 增多，牙髓活力下降，髓腔、根管可因继
确、均匀地磨除牙体组织，开辟出必要的修复
间隙； 2．牙体预备中注意正确选用器材设备，并采用降
温措施保护牙髓；
3．去净龋坏的牙体组织及无牙本质支撑的无基釉；
第17页，共34页。
4．去除妨碍修复体就位倒凹，消除牙体预备面可
能引起代型磨损或应力集中的尖锐棱角； 5．完成的牙体预备其轴壁 向聚合度一般不超过
牙体预备生物机械原理详解 演示文稿
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优选牙体预备生物机械原理
第2页，共34页。
2.牙本质 是牙的主体，其脆性小于釉质，其硬度
为80KHN。牙本质是一种无血管、矿化的 有代谢力的结缔组织。
当牙本质受到刺激后，在受损区相对应的牙髓壁上 逐渐形成修复性牙本质，修复性牙本质中 牙本质小管 数目明显减少，甚至无小管可见。
组织，环绕牙根，界于牙根与牙槽骨之间。牙周膜
由多种细胞、基质和纤维组成。牙被牙周膜中大量 的胶原纤维固定在牙槽窝内，以抵抗和调节牙所承
受的咀嚼压力，牙周膜的厚度不因年龄、功能持续
状态而发生政变。
第6页，共34页。
牙龈(gingiva)是覆盖在牙槽突边缘及牙颈部的
口腔黏膜组织，坚韧而微有弹性。
牙槽骨(alveolar bone)是颌骨包围和支持牙根
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2．车针金刚砂粒度
按照金刚砂车针使用的金刚砂粒度分为不同粗糙 度的车针，并在车针柄上标有不同颜色的色环。
粗粒度金刚砂车针(125-150µm)柄上标有黑色色 环；标准金刚砂车针(106-125µm)柄上标有蓝色色环 ；细粒度金刚砂车针(53-63µm)柄上标有红色色环或无 色环；极细粒度刚砂车针（20-30µm)柄上标有黄色 或白色色环。
牙釉质的自然断裂主要是平行于釉质柱的基本方向，垂 直断裂仅局限于近釉牙本质界的区域。
牙本质的自然断裂多为垂直断裂，但从牙整体的研究报 道，牙本质断裂并不受组织结构方向的影响，而是受冲击 体的能量形状、冲击方向冲击点，牙支持组织性质、牙的 几何形态的限制及牙的显微组织结构。
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二、牙周组织的生物力学特点 介于牙根与牙槽骨之间的牙周膜，不断承受、支持、
第15页，共34页。
第三节 牙体预备及牙体切割器械
—、牙体预备的原则 为使修复体与天然牙及牙颌系统外形协调，准
确、无害而有效地牙体预备是重要环节。因 此，牙体预备应在符合修复学原则和生物机械
力学原则下进行。
第16页，共34页。
1．在尽量保存牙体组织的前提下，按固位、支 持、抗力、美观和正常外形设计要求，尽量准
应根据牙体预备的需要合理选用车针和控制牙科手 机的旋转方向。如用交错板牙或规则板牙的车针切 割牙体，用直形或螺旋形刀口的车针磨光牙体表面 等。 另外，合金钢车针工作端也有柱状、锥状、球状 、橄榄状等许多不同的形状，可根据牙体预备的 需要选择使用。
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四、切割器械的发展及展望
近年来出现了铒激光(高能量激光)、红宝石激
第25页，共34页。
4．长柄金刚砂车针 临床牙冠较长的龈1／3区牙体预 备。
5．肩台车针 该类车针设计上仅在其末端顶部有金刚砂 ，用于修整、预备牙体颈缘肩台。
6．细长颈金刚砂车针(slender instrument and long， narrow neck) 保证操作视野暴露更佳，使牙体预备能 准确地向深层牙本质过渡，保证牙体受损害最小。
的突起部分，牙槽骨是一种矿物化结缔组织,矿物质 含量约60％，当牙槽骨功能发生变化后，其结构和成 分也将出现适应性变化。
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第二节 牙体及牙周组织的生物力学特点
一、牙体组织的生物力学特点 临床牙体预备中主要涉及牙体中的牙釉质和牙本质，
了解、认识这两种组织基本力学特征对于进一步研究及临 床应用有着十分重要的作用。