前牙种植体即刻负重时所受最大临界力值的有限元分析

发布时间：2020-07-06 10:57

【摘要】：研究背景: 种植义齿修复，要达到种植体与骨组织形成良好的骨性结合，这就需要种植体避免受力，控制微动度，因为种植牙不同于天然牙，没有牙周组织。本实验主要研究上前牙种植体在不形成骨吸收时的微动度与受力的大小。研究认为合理的微动应在100μm左右，微动达到或超过150μm时，种植体和骨将不会发生骨结合，就会导致种植体周围产生纤维性包膜，形成纤维性结合。修复体受力传递到种植体产生的微动可导致牙槽嵴顶骨丧失，进而影响骨结合。微动超过某个阈值时会影响骨结合，种植体正常动度的阈值为50--150μm，当微动传递到种植体体部超过150μm时，会干扰种植体周围正常的骨愈合，导致种植体周围纤维包囊。因此，种植体的微动度必须控制在150μm以内，要不然将导致整个种植手术的失败。目的: 研究上前牙种植体即刻负重时，在形成骨吸收之前，种植牙所能承受的力的大小。方法：应用日本岛津公司生产的CT扫描机进行上颌骨扫描，采用CAD及ANSYS软件建立上颌骨和种植体模型，应用三维有限元分析法进行分析处理。对种植体进行有角度的加力后，研究种植体周围的骨改建的状况，建立三维有限元分析种植体角度加载后的几何模型，通过计算机计算其受力分布状况及大小。本实验在CPU为Intel Core i5（双核），3200MHz，硬盘750G、内存4G的计算机上采用3D-Doctor图形处理软件及Altair Hypermesh建模软件进行模型建立，用ABAQUS求解分析器软件以及Altair Hyperview后处理软件对结果进行计算分析。选择一例面部外形正常，牙列完整，咬合关系好，无牙槽骨吸收和牙周病，牙体无明显磨耗的身体健康的成年男性志愿者，预先制作咬合板，应用日本岛津公司生产的CT扫描机SHMADZUSCT-5000T进行上颌骨扫描。上颌骨前牙区模型建立，采用螺旋CT对一志愿者成年男性进行闭口位CT断层扫描，电压120KV，电流95mA。扫描自上颌牙弓咬合平面至眶上缘做连续横断扫描，扫描层厚为1.2mm，共获得二维断层影像95幅，图像数据以DICOM格式保存。种植修复体模型建立，用有限元软件建立一枚根形螺纹状种植体，种植体的规格为头颈部为直径4.3mm的圆柱形结构，长度为2mm，种植体总长度为13mm。上部直径4.3mm，根部直径2mm，中间呈根形曲线变化。种植体螺纹为0.3mm，螺距为0.6mm，顶角为90度。种植体上部义齿的外观参照正常成年男性的上颌中切牙建立。本研究加载点为上颌中切牙切缘中点，加载大小从0N开始，逐渐变大，一直加大到超过1000N。力的方向分别与种植体长轴成0度，30度，45度，60度，75度，90度规律变化(摩擦系数μ=0.3，过盈量0.1mm压应力17.0MP，拉应力30.0MP，M ISES应力60.0MP)。结果：通过计算机计算得出一系列数值，种植体在微动为150μm，其受到垂直牙长轴的力时，种植体颈部力值为29牛顿，种植体中部力值为45牛顿，种植体根部力值为117牛顿。种植体受到平行于牙长轴的力时，种植体颈部力值为210牛顿，种植体中部力值为285牛顿，种植体根部力值为450牛顿。种植体受到的外力与牙长轴成75度时，种植体颈部力值为29牛顿，种植体中部力值为45牛顿，种植体根部力值为113牛顿。种植体受到的外力与牙长轴成60度时，种植体颈部力值为30牛顿，种植体中部力值为48牛顿，种植体根部力值为115牛顿。种植体受到的外力与牙长轴成45度时，种植体颈部力值为35牛顿，种植体中部力值为55牛顿，种植体根部力值为130牛顿。种植体受到的外力与牙长轴成30度时，种植体颈部力值为45牛顿，种植体中部力值为70牛顿，种植体根部力值为160牛顿。种植体受到的外力与牙长轴成15度时，种植体颈部力值为73牛顿，种植体中部力值为110牛顿，种植体根部力值为225牛顿。结论：即刻负重时，上前牙种植体在不形成骨吸收时，受到不同方向的力，其最大临界牙合力值成一曲线变化。（1）当种植体受到平行于牙长轴方向的载荷时，种植体移动150μm位移，引起骨的吸收，颈部骨内需要的应力要比根部骨需受的应力值要小。（2）当种植体受到垂直于牙长轴方向的载荷时，种植体移动150μm位移，引起骨的吸收，颈部骨需要的应力也要比根部骨内需受的应力值要小。（3）随着种植体受力沿着牙长轴不断的角度变化，包括15度，30度，45度，60度，75度等，种植体移动150μm位移，引起骨的吸收，颈部骨内需要的应力始终比根部骨内需受的应力值都要小一些。以上结论可以说明种植体在受到外力引起骨吸收时，种植体的颈部仅仅需要很小的应力就会引起骨吸收，且种植体的颈部常常会先于种植体的其它部位开始吸收，吸收的程度也会比种植体的其它部位（中部和根部）要严重的很多。计算上前牙种植体即刻负重时，在形成骨吸收之前，种植牙所能承受的力的大小。揭示种植体发生150μm位移时，此时种植体的受力大小(各种方向的力)。种植牙在不正常咬牙合力的作用下，也会产生骨质的吸收，揭示种植牙失败的原因。为种植牙的远期成功率的提高，提供一有益的牙合力值范围。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R783

【参考文献】