載荷骨量影響微型種植體-骨界面應(yīng)力分布的三維有限元分析.pdf

1、目的:
　　 錯(cuò)(牙合)畸形是兒童在生長發(fā)育過程中,由于先天或后天因素造成的牙齒、頜骨、顱面的畸形。隨著現(xiàn)代人對健康及美觀的需求日益提高,要求正畸的患者越來越多。支抗的良好控制是正畸治療成功的關(guān)鍵。支抗是指抵抗矯正牙所需的反作用力的結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)支抗存在美觀、舒適等方面的不足,往往造成支抗喪失,達(dá)不到預(yù)期的治療效果。近年來產(chǎn)生的微型種植體支抗,其體積小、易于植入和去除、可以提供穩(wěn)定的骨性支抗、能夠即刻加載等,臨床應(yīng)用日益增多。但支抗

2、種植體脫落情況時(shí)有發(fā)生,研究報(bào)道其成功率為70-91％。支抗種植體受力情況明顯不同于修復(fù)種植體。影響支抗種植體穩(wěn)定性的因素有很多,其中種植體的手術(shù)方式、植入位置、植入角度、以及載荷方向等是其主要的影響因素。
　　 隨著種植體材料學(xué)不斷發(fā)展,研究表明種植體-骨的力學(xué)相容性是影響種植體穩(wěn)定的主要因素。種植體植入后頸部骨質(zhì)是承受載荷的主要部分,過量載荷容易造成應(yīng)力集中,影響種植體-骨的愈合。承受載荷的骨量越多,應(yīng)力越均勻,越有利于種植

3、體的穩(wěn)定。承受載荷的骨量隨著種植體植入位置和載荷方向的變化明顯不同。而載荷骨量對微型種植體穩(wěn)定性影響的相關(guān)文獻(xiàn)還很少。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三維有限元方法,通過建立距離牙槽嵴頂不同距離的微型種植體-下頜骨三維有限元模型,探討微型種植體載荷骨量與載荷方向間的關(guān)系,并分析不同情況時(shí)周圍骨組織內(nèi)的應(yīng)力分布特點(diǎn),為微型種植體的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　 方法:
　　 1建立下頜骨的三維有限元簡化模型
　　 對一年輕成年志愿者進(jìn)行頜

4、骨CT掃描,對下頜骨進(jìn)行三維重建,CT掃描結(jié)果以DICOM形式存儲(chǔ)。在Pro/E中將下頜第二前磨牙與第一磨牙牙根之間的橫斷面表面部分設(shè)置為皮質(zhì)骨,內(nèi)部為松質(zhì)骨,皮質(zhì)骨的厚度為1.65mm,根據(jù)實(shí)際的尺寸,將斷面簡化成六邊形。六邊形斷面尺寸:上表面寬10.89mm,中間寬18.2mm,下面寬11.94mm,高39mm。將其導(dǎo)入ANSYS軟件中,將此斷面沿著下頜骨橫斷面拉伸成體,構(gòu)成下頜骨的三維有限元模型。
　　 2建立微型種植體的

5、三維有限元模型
　　 設(shè)定微型種植體形態(tài)為:純鈦,圓柱狀螺紋種植體,螺紋體頭部直徑1.6mm,尾部直徑1.5mm,中間呈線性變化,螺紋部分長度為8mm,螺距0.6mm,螺紋牙高0.3mm,螺紋頂角角度為60°,基臺(tái)高2mm。在ANSYS12.0軟件中建立微型種植體的三維有限元模型。
　　 3建立微型種植體-下頜骨模型
　　 3.1微型種植體植入位置:模擬下頜第二前磨牙與第一磨牙牙根之間的位置,在距離牙槽嵴頂(AR

6、C)距離分別為3mm,3.5mm,4mm和4.5mm處植入種植體。
　　 3.2微型種植體植入角度:(牙合)向45°植入(種植體向(牙合)平面方向傾斜45°,與骨表面成45°植入。)
　　 3.3微型種植體不同植入位置模型:
　　 模型1:微型種植體距離牙槽嵴項(xiàng)3.0mm(ARC-3.0mm)
　　 模型2:微型種植體距離牙槽嵴頂3.5mm(ARC-3.5mm)
　　 模型3:微型種植體距離牙槽嵴

7、頂4.0mm(ARC-4.0mm)
　　 模型4:微型種植體距離牙槽嵴頂4.5mm(ARC-4.5mm)
　　 3.4載荷方向:
　　 前上45°載荷:通過載荷點(diǎn)做一與(牙合)平面平行的直線,通過此直線做一與地平面垂直的平面,在此平面上給以向前上45°方向的載荷。
　　 豎直向上載荷:通過載荷點(diǎn)做一與(牙合)平面平行的直線,通過此直線做一與地平面垂直的平面,在此平面上給以垂直于地平面向上方向的載荷。

8、>　　 4計(jì)算各模型在不同載荷條件下的種植體周圍骨界面的應(yīng)力值。
　　 結(jié)果:
　　 1成功建立了4個(gè)微型種植體-下頜骨的三維有限元模型,具有良好的幾何相似性和生物力學(xué)相似性。
　　 2不同載荷條件下應(yīng)力集中部位均出現(xiàn)在微型種植體的頸部骨界面內(nèi)。
　　 3載荷骨量對種植體.骨界面的應(yīng)力分布有明顯影響:隨著微型種植體距離牙槽嵴頂距離的增加,載荷骨量增加,應(yīng)力逐漸均勻分布。
　　 4微型種植體距離牙

9、槽嵴頂距離相同時(shí),前上45°載荷的種植體-骨界面應(yīng)力峰值均大于豎直向上載荷的種植體-骨界面應(yīng)力值。
　　 結(jié)論:
　　 1載荷骨量影響微型種植體-界面的應(yīng)力分布。隨著種植體距離牙槽嵴頂距離的增加,載荷骨量增加,應(yīng)力逐漸均勻分布。臨床上應(yīng)在情況允許的條件下,增加承受載荷的骨量,以降低微型種植體.骨界面的應(yīng)力。
　　 2載荷方向影響微型種植體-骨界面的應(yīng)力分布。殆向傾斜植入微型種植體時(shí),豎直向上載荷比前上45°載荷有