種植體直徑對天然牙－牙種植體聯(lián)合橋應力影響

雷 鳴

（吉林省公安廳消防局醫(yī)院，吉林 長春130061）

種植義齒修復伴隨基礎理論和臨床技術的建立，已成為一項成熟的技術逐漸推廣普及［1］。1986年基于骨性結合理論，Branemark小組成員之一即Albrektsson提出了新的種植義齒成功率的標準，即5年成功率不低于85%，10年成功率不低于80%。此后種植義齒這一新技術便在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展［2］。Naert［3］對91名無牙合病人589個種植體跟蹤調(diào)查，結果表明全口種植義齒使用6年后成功率分別為上頜96%，下頜100%。

天然牙－牙種植體聯(lián)合支持固定橋中，由于種植體與骨組織之間無牙周膜使得天然牙與牙種植體運動幅度產(chǎn)生差異，即牙種植體無牙周膜的應力緩沖作用而承擔比天然牙大的力，導致牙種植體周骨創(chuàng)傷或影響牙種植體的遠期壽命［4］。天然牙支持的雙端固定橋理論認為，基牙的重要條件之一就是冠根比，理想的冠根比為1∶2或2∶3最少為1∶1，即此為最低限度，否則需增加基牙。研究不同種植體直徑對天然牙－種植體聯(lián)合橋這一特殊形式固定橋生物力學特性的影響，對天然牙－牙種植體聯(lián)合支持固定橋的臨床應用，具有重要指導意義［5，6］。本實驗的目的是研究通過種植體直徑的變化經(jīng)來改變種植體端的基牙冠根比，在不同載荷條件下對天然牙－種植體聯(lián)合支持固定橋生物力學的影響。

1 材料與方法

1．1 標本選擇

選擇一具牙列完整，牙體無缺損、無嚴重磨耗，缺牙區(qū)牙槽骨無明顯吸收，牙周無明顯退縮，牙位置正常，牙無扭轉畸形的成人離體下頜骨。

1．2 拍攝CT片

拍X線片確定牙根傾斜程度。在TubeCT機﹙日本日立公司生產(chǎn)﹚掃描，掃描方向與左下牙合平面平行，條件為120kV，130Ma，層厚1mm呈螺旋式掃描，共掃描37層。

1．3 截面影響處理

將CT片上圖像放大5倍，并在透明硫酸紙上描記圖像的邊界信息，包括牙冠、牙根及左下頜后牙區(qū)牙槽骨的頰舌側邊界輪廓。將冠頸部抹平，根的信息不記錄。

1．4 三維有限元模型建立

應用通用有限元分析軟件ANSYS，按照實際位置與直徑建立圓柱狀鈦種植體模型﹙L13mm，種植體直徑見表1﹚，置入天然牙－牙種植體形成聯(lián)合支持固定橋分析模型。根據(jù)王慧蕓對我國人牙體測量的部分數(shù)據(jù)確定橋體近遠中徑11．8mm。橋體和金屬冠，即上部結構為Ni－Cr合金，并且橋體兩端為固定連接，上部結構高7mm，牙合面為非解剖式牙合面，牙周膜、骨硬板厚度分別為0．2mm和0．4mm。牙種植體與周圍骨組織呈骨性結合。

表1 固定橋種植體不同直徑有限元模型

1．5 材料的力學參數(shù) 見表2。

表2 橋體材料力學性能參數(shù)

1．6 實驗條件假設

將模型中各種材料和組織考慮為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的線彈性材料，種植體與骨界面為100%的骨結合。

1．7 加載條件

分別對左下頜5、6、7牙合面中心施加平行于牙長軸的集中垂向載荷：載荷大小見表3。

表3 集中載荷條件﹙F／N﹚

2 實驗結果

2．1 實驗結果

集中垂直載荷條件下，隨著種植體直徑變化，天然牙－種植體聯(lián)合支持固定橋上三種工況應力分布與峰值大小見表4～6。

表4 工況1種植體周骨應力分布﹙P／MPa﹚

表5 工況2種植體周骨應力分布﹙P／MPa﹚

表6 工況3種植體周骨應力分布﹙P／MPa﹚

2．2 結果分析

從圖4～6可知，左下頜5受集中垂向載荷工況，種植體直徑在3．3～4．5mm區(qū)間，種植體與天然牙周骨應力逐漸緩慢增大，當種植體直徑達到在8．0mm時，種植體與天然牙周骨應力明顯減小。左下頜6、7受集中垂向載荷工況，隨著種植體直徑增加，種植體與天然牙周骨應力逐漸減小。

載荷1和載荷2兩種條件下，種植體周骨應力均大于天然牙周骨應力，但靠近根尖區(qū)差異變小。種植體頸部遠中骨組織略有應力集中為拉應力，近中為壓應力，應力峰值差異不大，頰舌骨組織應力分布均勻。天然牙頸部應力分布均勻，應力值小，牙周支持骨組織于頰舌側的應力略高于近遠中骨組織，總體上骨無應力集中現(xiàn)象。天然牙與種植體的根中1／3應力分布趨勢與頸1／3相近，但應力水平明顯下降，根尖1／3水平種植體周骨應力分布均勻，頰側以拉應力為主，舌側以壓應力為主，但拉、壓應力水平近，天然牙與頰側骨界面有窄而長覆蓋整個頰面的拉應力區(qū)，舌側為壓應力區(qū)，無應力集中。

3 小結

天然牙－牙種植體聯(lián)合支持游離端固定橋中，種植體直徑是影響天然牙－牙種植骨周應力峰值和應力分布的主要因素。集中垂向載荷值減小一半，種植骨周應力峰值下降57%。降低集中垂向載荷，會同時降低天然牙和種植體骨周應力峰值。種植體直徑3．3～4．5mm，種植骨周應力峰值下降35%；直徑增至8mm，種植骨周應力峰值下降76．3%。大直徑種植體可明顯降低種植骨周應力峰值，減弱骨周應力集中強度，增強抵抗側向力能力，有利于種植體骨界面健康。

［1］Scarano A，Degidi M，Iezzi G，et al．Maxillary sinus augmentation with different biomaterials：a comparative histologicand histomorphometric study in man［J］．Implant Dent，2006，15（2）：197．

［2］Albrektsson T，Jacobsson M．Bone－metal interface in osseointegration［J］．J Prosher Dent，1987，57（5）：597．

［3］Naert I，Qirynen M．A study of 589consecutive implants supporting complete fixed protheses．Part 2：Prosthetic aspects［J］．J Prosher Dent，1992，68（2）：949．

［4］王學金，周延民，張玉風，等．天然牙－牙種植體聯(lián)合橋力點不同對種植體周骨應力的影響［J］．中國口腔種植學雜志，2002，7（2）：83．

［5］Kamposiova P，Papavasilious G，Bayne S C．Finite－element analysis estimates of cement microfracture under complete veneer crown［J］．J Prosthet Dent，1994，71（5）：435．

［6］陳爾軍，周延民，馮慶輝，等．中間種植體基牙天然牙－種植體聯(lián)合固定橋種植體周圍骨組織應力分布［J］．吉林大學學報（醫(yī)學版），2004，30（6）：941．