圓柱形、頸部錐度、末端錐度及膨脹式種植體生物力學(xué)比較的三維有限元分析.pdf

1、20世紀60年代中期由瑞典科學(xué)家Br?nemark教授率先提出了骨結(jié)合理論，這為現(xiàn)代口腔種植醫(yī)學(xué)奠定了基礎(chǔ)。時至今日口腔種植義齒已具有傳統(tǒng)義齒不可比擬的優(yōu)勢，如更美觀、不損傷鄰牙、咀嚼功能好等。有報道稱種植修復(fù)可達到90％以上的遠期成功率，然而臨床上年老的牙列缺損患者占相當(dāng)一部分比重，而老年人伴有骨質(zhì)疏松癥(Osteoporosis，OP)較為常見，這種患者全身及頜骨骨代謝狀況均受到該疾病的影響，易導(dǎo)致種植體松動、脫落，使得為該類患者進

2、行種植體修復(fù)牙列缺損時失敗的風(fēng)險大大增加。目前中國牙列缺損患者接受種植手術(shù)的普及率仍然較低，治療周期過長也是主要原因之一，因此縮短患者治療周期是普及種植手術(shù)，造福廣大牙列缺損患者的一個重要突破口，而早期負載可縮短治療周期并最大限度的保存種植區(qū)骨組織量，同時避免復(fù)診次數(shù)過多為患者帶來的痛苦。膨脹式螺釘最早應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，骨科最先將其改進并應(yīng)用于骨質(zhì)疏松條件下的堅強內(nèi)固定，但在口腔頜面部的應(yīng)用少有報道，因此本實驗將膨脹式種植體（expand

3、able implant，EI）作為一種新型種植體與傳統(tǒng)的圓柱形種植體（cylindrical threaded implant，CI）、末端錐度種植體（apical tapered implant， ATI）和頸部錐度種植體（neck tapered implant，NTI）進行比較。
　　實驗一：四種不同外形種植體在不同骨質(zhì)條件下三維有限元模型的建立
　　目的：分別建立包含CI、ATI、NTI、EI四種種植體的正常骨質(zhì)、

4、早期負載及骨質(zhì)疏松條件下的頜骨骨塊三維有限元模型，為研究CI、ATI、NTI、EI的生物力學(xué)特性提供可靠的模型支持。
　　方法：借助Pro/E分別建立包含CI、ATI、NTI、EI及下頜骨塊的三維有限元模型，通過調(diào)整頜骨參數(shù)以及接觸方式的手段分別模擬正常骨質(zhì)、骨質(zhì)疏松骨及早期負載條件。
　　結(jié)果：成功建立了分別包含CI、ATI、NTI、EI四種不同種植體的下頜骨塊的三維有限元模型，且通過修改生物力學(xué)參數(shù)及接觸方式等手段使模型

5、具有模擬正常骨質(zhì)、骨質(zhì)疏松及早期負載特性的自適應(yīng)裝配的三維有限元模型。
　　結(jié)論：本實驗利用Pro/E軟件的自適應(yīng)裝配功能的和Ansys Workbench與 Pro/E之間的無縫接口及參數(shù)雙向傳遞功能所建立的模型很大程度的提高了建模效率以及精確性，為研究CI、ATI、NTI、EI的生物力學(xué)特性提供了可靠的模型支持。
　　實驗二：圓柱形、頸部錐度、末端錐度及膨脹式種植體在正常骨質(zhì)條件下生物力學(xué)比較的三維有限元分析
　　

6、目的：通過三維有限元分析法對CI、ATI、NTI以及EI在正常骨質(zhì)條件下的力學(xué)性能進行比較。
　　方法：在正常骨質(zhì)條件下對種植體從軸向和頰舌向分別施加100N和30N的力，選取皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨中的最大應(yīng)力以及各種植體-基臺復(fù)合體的最大位移作為評估指標。
　　結(jié)果：在正常骨質(zhì)條件下，與圓柱形種植體相比，在皮質(zhì)骨中，頰舌向加載時 NTI的最大應(yīng)力峰值減少了6.57％，在松質(zhì)骨中，頰舌向加載時NTI和EI的最大應(yīng)力峰值分別減少了42

7、.1％和7.91％；在軸向和頰舌向加載時，NTI的種植體-基臺復(fù)合體的最大位移分別減少了2.06％和12.0％。
　　結(jié)論：1.在正常骨質(zhì)條件下，NTI呈現(xiàn)較好的應(yīng)力分布。
　　2.在正常骨質(zhì)條件下，NTI呈現(xiàn)最好的穩(wěn)定性。
　　實驗三：圓柱形、頸部錐度、末端錐度及膨脹式種植體在骨質(zhì)疏松條件下生物力學(xué)比較的三維有限元分析
　　目的：通過三維有限元分析法對CI、ATI、NTI及EI在骨質(zhì)疏松條件下的力學(xué)性能進行比較

8、。
　　方法：在骨質(zhì)疏松條件下對種植體從軸向和頰舌向分別施加100N和30N的力，選取皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨中的最大應(yīng)力以及各種植體-基臺復(fù)合體的最大位移作為評估指標。
　　結(jié)果：在骨質(zhì)疏松條件下，與圓柱形種植體相比，在皮質(zhì)骨中，ATI、NTI、EI使皮質(zhì)骨的軸向和頰舌向加載下的應(yīng)力峰值分別降低了10.1％、6.57％，10.72％、7.87％和11.3％、9.62％。在松質(zhì)骨中， NTI在頰舌向加載時的最大應(yīng)力峰值減少3.56％；

9、在軸向和頰舌向加載時，NTI的種植體-基臺復(fù)合體的最大位移分別減少21.8％和17.4％。
　　結(jié)論：1.在骨質(zhì)疏松條件下，EI和NTI呈現(xiàn)較好的應(yīng)力分布。
　　2.在骨質(zhì)疏松條件下，NTI呈現(xiàn)最好的穩(wěn)定性。
　　實驗四：圓柱形、頸部錐度、末端錐度及膨脹式種植體在早期負載條件下生物力學(xué)比較的三維有限元分析
　　目的：通過三維有限元分析法對CI、ATI、NTI及EI在早期負載條件下的力學(xué)性能進行比較分析。
　

10、　方法：在早期負載條件下對種植體從軸向和頰舌向分別施加100N和30N的力，選取皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨中的最大應(yīng)力以及各種植體-基臺復(fù)合體的最大位移作為評估指標。
　　結(jié)果：在早期負載條件下，與圓柱形種植體相比，皮質(zhì)骨中，EI和NTI在軸向和頰舌向加載時的最大應(yīng)力峰值分別降低了15.34％，8.53％和9.38％，12.07％；與圓柱形種植體相比，NTI在軸向和頰舌向的種植體-基臺復(fù)合體的最大位移分別減少了22.52％和15.41％。