上頜無(wú)牙頜種植固定修復(fù)中種植體位置對(duì)應(yīng)力分布的影響

于 英

（北京美萊醫(yī)療美容醫(yī)院，北京 100020）

種植體支持的全口固定義齒在臨床的應(yīng)用中，具有較多的優(yōu)勢(shì)，不僅體積小，且咀嚼的效率也較高。因此，這種方法是目前上頜無(wú)牙頜修復(fù)較為常用的方法。有限元法是一種基于加權(quán)余量法以及變分原理，對(duì)力學(xué)進(jìn)行分析的數(shù)值模擬方法。相比于傳統(tǒng)的方法，其優(yōu)勢(shì)主要在于能夠分析受力結(jié)構(gòu)任何部位的應(yīng)力以及位移情況。因此，在研究中選取了某醫(yī)院種植科就診的1例上頜無(wú)牙頜患者作為研究對(duì)象，探討并分析種植體位置對(duì)應(yīng)力分布的影響，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2016年2月～2018年1月種植科就診的1例上頜無(wú)牙頜患者作為研究對(duì)象，在經(jīng)患者同意和我院我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)的情況下，采用上頜種植固定義齒修復(fù)方法進(jìn)行了研究。患者的年齡為56歲，性別是女性。患者的頜骨條件比較良好，下頜是天然牙列。

1.2 方法

在修復(fù)前，在相應(yīng)的位置上建立8顆種植體支持的6種固定義齒三維有限元模型。其中，種植體選擇的是德國(guó)BEGO種植體，直徑、長(zhǎng)度以及基臺(tái)底部螺絲直徑分別為4.50 mm、12 mm以及1.80 mm。同時(shí)，在修復(fù)的過(guò)程中，采用的材料主要有錐形束CT機(jī)、3SHape D700激光掃描、計(jì)算機(jī)以及三維建模程序、模擬軟件以及掃描系統(tǒng)等。在試驗(yàn)的過(guò)程中，具體的方法如下：（1）構(gòu)建上頜骨三維有限元模型：采用錐形束CT機(jī)對(duì)患者的頭面部進(jìn)行分掃描。在掃描前，對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。其中，電壓為110 V，層距和層厚均為0.20 mm。掃描的范圍是從自框上緣上1.00 cm開(kāi)始，一直掃描至下頜骨下緣結(jié)束。掃描結(jié)束后，將獲得的三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，給是DICOM。然后提取患者的皮骨質(zhì)和松質(zhì)骨廓線，并將其導(dǎo)入至三維醫(yī)學(xué)成像軟件中。最后，采用相應(yīng)的軟件進(jìn)行處理，并形成封閉曲面片模型，在此基礎(chǔ)上建立實(shí)體模型。（2）構(gòu)建種植體固定義齒修復(fù)三維有限元模型：采用3SHape D700激光掃描對(duì)患者進(jìn)行掃描，然后將獲取的數(shù)據(jù)導(dǎo)入至相應(yīng)的軟件中，并將其保存為IGS格式的曲面文件。最后，采用快速成型模塊以及零件設(shè)計(jì)模塊等構(gòu)建實(shí)體模型。（3）構(gòu)建種植體與基臺(tái)三維有限元模型：采用逆向工程建模方式對(duì)種植體和基臺(tái)進(jìn)行建模，然后采用三維圖像掃描系統(tǒng)對(duì)建立的實(shí)體模型進(jìn)行掃描，最后采用正向建模工具，構(gòu)建實(shí)體模型。（4）模型轉(zhuǎn)配：對(duì)構(gòu)建的三種實(shí)體模型進(jìn)行裝配，采用的軟件是CATIA，然后將其導(dǎo)入到Abaqus6.9有限分析軟件中，對(duì)受力情況進(jìn)行分析。

1.3 位點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

在進(jìn)行位點(diǎn)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，依據(jù)的是國(guó)際牙科聯(lián)盟的FDI牙位進(jìn)行表示。其中，種植體的編號(hào)是從右到左的方式。見(jiàn)表1。

表1 不同模型位點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

1.4 材料力學(xué)參數(shù)和加載方式

設(shè)定種植體和基臺(tái)的過(guò)程中，均將其設(shè)定為鈦。在對(duì)修復(fù)體進(jìn)行設(shè)定的過(guò)程中，將其設(shè)定為二氧化皓。使用的材料均將其假設(shè)為均勻、均質(zhì)以及連續(xù)且同向的線彈性材料。同時(shí)，材料均采用的均是小變形的材料。在受力的情況下，固定義齒以及種植體周圍均是剛性的約束，且在加載的時(shí)候不發(fā)生相對(duì)的滑動(dòng)。加載在模型中的應(yīng)力是靜態(tài)的應(yīng)力。加載的方向是垂直于固定義齒右側(cè)第一和第二磨牙近中舌尖頰斜面位置，其與水平面呈現(xiàn)的角度約為30°。加力的大小是每牙150 N。

2 結(jié) 果

在加載條件相同的情況下，采用VON Mises對(duì)種植體和固定義齒的最大應(yīng)力值進(jìn)行表示。通過(guò)對(duì)模型的研究，研究顯示，種植體所承擔(dān)的應(yīng)力大小與應(yīng)力加載位置有密切的關(guān)系，即位置越近，承擔(dān)的應(yīng)力也就越大。與此同時(shí)，應(yīng)力集中區(qū)域是在磨牙區(qū)。另外，應(yīng)力的集中部位還主要集中在單端懸臂和末端種植體頰側(cè)頸部。其中，末端種植體應(yīng)力最大的是模型Ⅴ，其次是模型Ⅱ，再次是模型Ⅳ，然后是模型Ⅲ和模型Ⅵ，最小的是模型Ⅰ。最大應(yīng)力是最小應(yīng)力的1.80倍。在同一個(gè)模型中，相比于中間種植體來(lái)說(shuō)，末端種植體所承擔(dān)的應(yīng)力是其的7倍。在中切牙之間的部位，應(yīng)力分布情況與末端種植體的應(yīng)力分布情況基本一致，相比于單端懸臂模型V，雙端模型Ⅵ的應(yīng)力更小。

3 討 論

研究表明，種植體所承擔(dān)的應(yīng)力大小與應(yīng)力加載位置有密切的關(guān)系，即位置越近，承擔(dān)的應(yīng)力也就越大。與此同時(shí)，應(yīng)力集中區(qū)域是在磨牙區(qū)。另外，應(yīng)力的集中部位還主要集中在單端懸臂和末端種植體頰側(cè)頸部。其中，末端種植體應(yīng)力最大的是模型Ⅴ，其次是模型Ⅱ，再次是模型Ⅳ，然后是模型Ⅲ和模型Ⅵ，最小的是模型Ⅰ。最大應(yīng)力是最小應(yīng)力的1.80倍。在同一個(gè)模型中，相比于中間種植體來(lái)說(shuō)，末端種植體所承擔(dān)的應(yīng)力是其的7倍。因此，模型Ⅰ是最佳的方案。同時(shí)，在應(yīng)用種植體支持的上頜全口固定義齒的過(guò)程中，應(yīng)盡量采用雙端懸臂，且增幅卷愛(ài)近懸臂側(cè)種植體的方式，以降低應(yīng)力過(guò)于集中的情況。

綜上所述，在上頜無(wú)牙頜種植固定修復(fù)的過(guò)程中，種植體的排列位置對(duì)于應(yīng)力分布有重要的影響，種植體的分散對(duì)于分散患者的較合理有重要的作用，因此應(yīng)注重合理分配應(yīng)力。