微種植體應力分析的研究進展

【關鍵詞】 微種植體； 應力； 有限元

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.14.086

有限元分析法是利用有限元法進行力學分析的方法，近年來大量用于口腔種植學領域。國內外各位學者對種植體在頜骨內的受力情況采用有限元法進行了大量研究，現將影響微種植體穩定性的各種因素進行綜述。

1 種植體表面形態對種植體骨界面應力分布的影響

1.1 微種植體直徑和長度的影響

1.1.1 直徑的影響 對于直徑的研究國內外的學者的觀點不一致。Xi Ding等[1]分析發現當植體直徑由3.3 mm增大到4.1 mm時其所受的應力減小明顯，認為種植體直徑大于4.1 mm時較穩定，臨床應選擇大直徑的種植體。朱勝吉[2]發現微螺釘種植體的長度對應力分布影響不大，而微螺釘種植體的直徑對應力分布有重要影響，增加直徑可降低應力，有利于種植體穩定性，提高微螺釘種植體的生存率。

1.1.2 長度的影響 通常會認為長度越長越好，短的種植體會造成局部聚集更大的應力分布，但是學者的研究并不全支持這種觀點。董福生等[3]研究了不同種植體長度對骨界面應力的影響，認為增加種植體的長度可以提高種植牙承受側向力的能力，提高穩定性。王震東[4]分析了種植體所受的應力，發現在植體在8 mm長時的應力值值最低，當種植體長度的增加或減小時，應力值都會呈上升趨勢，認為種植體長度為8 mm是最理想的長度。

1.2 螺紋的影響

1.2.1 螺紋形態的影響 孔亮[5]分析了l2種包含不同螺紋形態種植體的頜骨模型。發現反支撐螺紋為種植體的最佳螺紋設計選擇。Barbier[6]的研究認為矩形螺紋設計的種植體能更好的傳遞垂直力，減小不利的應力。Misch[7]認為矩形設計的螺紋，可以大幅減少所受的應力，其所受應力為傳統V形螺紋的1/10，從而可以提高種植體的穩定性及成功率。

1.2.2 螺距的影響 螺距分為可變螺距與不可變螺距，目前國內外的研究大多集中于不變的螺距的研究，可變螺距的研究較少。馬攀[8]研究發現植體螺紋螺距、螺紋旋轉角度增加時，種植體的穩定性減弱；螺紋密度增加時，穩定性增加 [9]。孔亮[10]的研究認為種植體的螺紋螺距主要影響松質骨，螺距最佳設計應不小于0.8 mm，但螺距也不宜過大。

2 植入方向及加載方向的影響

種植體在口腔內的受力是復雜的，支抗種植釘由于使用的用途不同，而植入頰側、唇側、腭穹窿頂；種植體連冠修復時受力的角度也會不同。Costa等[11]認為扭轉力對種植體的影響較大，影響其穩定性。Clellandt 等[12]分析了種植體在0°、15°、20°時所受的應力值，發現隨著角度的增大，所受應力與應變值也隨之增大。Dapavasilion[13]研究認為加載方向影響應力值的大小。垂直向向加載時應力分布最小，斜向加載時種植體骨界面應力被提高5～20倍。

3 骨質條件及植體材料的影響

3.1 骨質條件的影響 種植體要在口腔內正常的行使功能，需要植體周圍良好的骨質作保證。種植體周圍高質量的骨需要良好的適應性改建，保持骨的密度，胡運東等[14]研究發現種植體周圍骨組織發生少量的垂直吸收時，缺損深度對應力的影響不大。康非吾等[15]認為骨皮質的厚度為2mm是影響種植體界面骨組織內應力分布的臨界值，當小于2 mm時，隨骨皮質的增厚應力值變小；而大于2 mm時變化不明顯。

3.2 植體材料的影響 種植體式是力的主要載體，其彈性模量也影響種植體骨界面的應力分布。Breme[16]建立了不同彈性模量的種植體模型，發現加載力相同，種植體的彈性模量接近下頜骨骨皮質的彈性模量時，骨質間所受應力值最大。 Rieger等[17-18]對種植體形態和彈性模量的進行了分析，發現彈性模量對種植體的影響不大，種植體形態影響更大些。彈性模量低時應力集中于植體頸部，高時集中于根部。認為選用中等彈性模量材料的種植體較為合適。 Gray等[19]研究認為生物玻璃種植體具有較好的生物相容性適合作為植體材料。但Nishihara[20]認為，影響種植體骨界面的應力分布的主要是植體和頜骨的形態，種植體材料、彈性模量影響不大。

4 初始應力的影響

種植體植入時通常孔的直徑小于植體的直徑，特別是自攻型微螺釘，擠壓入頜骨內，會受到骨壁的壓力，常常會影響種植體的穩定。骨松質常發生進行性吸收，種植體周圍的吸收更為常見，原因之一可能與加載在骨質上的初始應力的大小有關。國內外的學者對此進行了研究。武建潮等[21]研究認為種植體植入時存在初始應力，影響植體的穩定性。種植體植入時存在對骨壁適當的壓力可獲得良好的的初期穩定性和骨結合。在沒有外力的情況下，壓力主要來自種植體對骨組織的擠壓。

口腔內環境復雜，種植體骨界面的應力受多種因素的影響，計算機技術的發展、有限元技術的進步使得研究其間的應力變化變得方便、直觀，具有可操作性。有限元的分析方法盡管不能完全模擬種植體在口內的環境及持續受力情況，但其簡便、經濟、具有可重復性諸多優點，是未來生物力學分析的重要方法。

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（收稿日期：2012-11-22） （本文編輯：車艷）

①山東省青島市膠州中心醫院 山東 青島 266300

②山東省昌邑市人民醫院

通訊作者：黃萬濤