不同骨質(zhì)條件下牙種植體負(fù)載的三維有限元分析

范素芳 石 寧

（北京老年醫(yī)院，北京 100095）

飲食與生活習(xí)慣的改變使得居民口腔疾病的發(fā)病率提升。植入人工種植體是臨床用于治療牙齒缺失的主要術(shù)式，對患者口腔健康水平的提升具有積極意義[1]。根據(jù)骨質(zhì)條件的不同，牙種植體的應(yīng)力大小及分布情況，同樣存在一定的差異。本研究分析不同骨質(zhì)條件下牙種植體負(fù)載的三維有限元特點(diǎn)，結(jié)果如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年11月至2017年11月本院收治的83例牙齒缺失患者作為研究對象。根據(jù)骨質(zhì)不同分為Ⅱ類組（42例）與Ⅲ-Ⅳ類組（41例）。Ⅱ類組患者中男性21例，女性21例，年齡18～66歲，平均年齡（45.80±1.79）歲。Ⅲ-Ⅳ類組患者中男性20例，女性21例，年齡20～65歲，平均年齡（45.81±1.84）歲。兩組患者一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

1.2 方法

（1）設(shè)備準(zhǔn)備。三維有限元分析需準(zhǔn)備的設(shè)備以Dell computer以及三維有限元分析軟件ANSTS 14.0為主。

（2）兩種骨質(zhì)的劃分方法。兩種骨質(zhì)的劃分方法：①將骨塊模型簡化為長方體，頰舌面及底部有皮質(zhì)骨包繞，內(nèi)部含有松質(zhì)骨，頜骨骨塊模型尺寸為16 mm×12 mm×30 mm。②賦予頜骨骨質(zhì)以材料屬性，得到兩種骨質(zhì)的三維幾何模型。③采用Lekholm and Zarb四分類法，對頜骨骨塊進(jìn)行分類，將其分為兩種骨質(zhì)模型。分類后得到的兩種骨質(zhì)，共包括“近似模擬Ⅱ類骨質(zhì)”以及“近似模擬Ⅲ-Ⅳ類骨質(zhì)”兩種。前者骨皮質(zhì)厚度為3.0 mm，后者骨皮質(zhì)厚度為1.5 mm。

（3）不同骨質(zhì)條件下牙種植體負(fù)載的三維有限元模型的建立方法。模型建立的初始條件如下：①種植體長度：分別為8、10及12 mm。②種植體直徑：均為4 mm。③建模軟件：ANSYS 14.0。④種植體形式：種植體結(jié)構(gòu)以實(shí)心圓柱形為主，螺紋以V型為主，深度0.4 mm、間距0.66 mm、圓心角30°。

（4）力學(xué)參數(shù)及荷載。①力學(xué)參數(shù)：Ⅱ類骨模型彈性模量為1.37 GPa、泊松比0.3；Ⅲ-Ⅳ類骨模型彈性模量為0.8 GPa、泊松比0.3；種植體彈性模量103.4 GPa、泊松比0.35%；皮質(zhì)骨彈性模量13.7 GPa、泊松比0.3。②荷載：可采用施加壓力的方式，測量種植體的荷載。力值：100 N。作用點(diǎn)：與種植體長軸呈0°角的任意點(diǎn)，各種植體作用點(diǎn)相同。③邊界條件：材料具有連續(xù)性，且變形小；種植體為圓柱體；種植體與骨塊的結(jié)合率為100%。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用ANSYS 14.0處理數(shù)據(jù)，觀察種植體-骨截面的應(yīng)力大小，分析不同骨質(zhì)條件下牙種植體負(fù)載的三維有限元特點(diǎn)。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者種植體長度與應(yīng)力值情況比較

不同種植體長度與骨質(zhì)組合，牙種植體的應(yīng)力大小不同，見表1。

表 1 兩組患者種植體長度與應(yīng)力值情況比較

2.2 兩組患者的種植成功率比較

II類組患者種植成功率顯著高于III-IV類組（P ＜ 0.05），見表 2。

表 2 兩組患者的種植成功率比較

3 討論與結(jié)論

采用牙種植體治療牙體缺失的過程中，影響種植成功率的因素，以種植體的長度、患者的頜骨骨質(zhì)等為主[1-3]。臨床研究表明，在不適宜荷載的作用下，種植體周圍頜骨的應(yīng)力往往顯著增加。一旦應(yīng)力值過高，導(dǎo)致骨質(zhì)條件無法承受，極易引發(fā)種植體松動(dòng)及脫落等現(xiàn)象產(chǎn)生。可見，降低應(yīng)力值，在提高種植成功率方面，具有重要意義。

本文研究發(fā)現(xiàn)，Ⅱ類骨骨質(zhì)的患者，植入8 mm種植體時(shí)，種植體應(yīng)力3.10 MPa。植入10 mm種植體時(shí)，應(yīng)力1.43 MPa。植入12 mm種植體時(shí)，種植體應(yīng)力為1.30 MPa，患者種植成功率為97.62%。可見，針對頜骨為Ⅱ類骨質(zhì)的患者，隨著種植體長度的增加，應(yīng)力值逐漸減小。應(yīng)力值減小，即代表著彈性模量上升，表明患者的骨密度有所增加。這對于種植成功率的提升，具有積極意義[4-5]。通過對Ⅲ-Ⅳ類骨骨質(zhì)患者種植體長度與種植體應(yīng)力的觀察發(fā)現(xiàn)，植入8 mm種植體時(shí)，種植體應(yīng)力2.10 MPa。植入10 mm種植體時(shí)，應(yīng)力1.54 MPa。植入12 mm種植體時(shí)，種植體應(yīng)力為1.11 MPa，患者種植成功率87.80%。可見，該類骨質(zhì)的患者，骨密度同樣隨種植體長度的增加而增加[6-7]。比較兩種骨質(zhì)患者的牙種植體應(yīng)力值可以發(fā)現(xiàn)，與Ⅱ類骨骨質(zhì)患者相比，Ⅲ-Ⅳ類骨骨質(zhì)患者的應(yīng)力值整體上更小。表明，在排除其他因素影響的情況下，該類骨質(zhì)條件者，種植成功率一般更高。臨床采用牙種植體治療牙體缺失時(shí)，如患者的頜骨骨質(zhì)較差，可通過適當(dāng)延長種植體長度的方式，增加骨密度，達(dá)到提高種植成功率的目的，使牙體缺失患者疾病的治療有效率得以提升[8-10]。

綜上所述，種植體長度及頜骨骨質(zhì)是影響牙種植體負(fù)載的主要因素，臨床可視患者的骨質(zhì)條件選擇種植體，提高疾病的治療有效率。