下颌后牙区单牙倾斜种植角度基台修复后在不同受力方式下骨界面生物力学有限元分析

发布时间：2020-07-29 17:17

【摘要】：目的:观察分析下颌后牙区个别牙缺失后,由于自身骨量条件所限,采用倾斜种植的方式,结合角度基台、牙冠优化处理进行修复。在不同的倾斜方向和角度下,模拟在一个咀嚼周期内的三个阶段的不同受力情况(受力点和方向不同),观察种植体骨界面的应变和应力变化情况,为临床上设计和实施下颌后牙区倾斜种植的可行性提供理论参考。方法:选择单颗磨牙缺失的健康成年人下颌骨的CBCT扫描数据,多种软件联合应用建立:种植体偏向舌侧、颊侧、近中、远中四个不同方向,倾斜角度5°、10°、15°、20°的包含种植体、角度基台、全瓷冠、下颌骨的修复体模型,在模型模拟施加磨牙在一个咀嚼周期的受力动态载荷,运用三维有限元分析方法对种植体骨界面生物力学进行分析。结果:1.本实验显示当种植体舌侧倾斜种植时,下颌骨应变、应力随倾斜角度的增大呈波动上升趋势。在咀嚼周期的第三个受力状态下,应变、应力随倾斜角度的增大呈较大的波动趋势。舌向倾斜5°、10°应变、应力都在正常范围之内。在倾斜角度15°时形成突变,最大应变4289微应变,最大应力124.54MPa。2.本实验显示当种植体颊侧倾斜种植时,下颌骨应变、应力随倾斜角度的增大呈波动上升趋势。在咀嚼周期的第三个受力状态下,应变、应力随倾斜角度的增大呈较大的波动趋势。颊侧倾斜5°、10°时应变都在正常范围之内。在倾斜角度15°时形成突变,此时的最大应变为6179微应变,最大应力72.6MPa。3.本实验显示当种植体远中倾斜种植时,在咀嚼周期的三个受力状态下,下颌骨应变、应力随倾斜角度的增大呈增大趋势;并且,在倾斜角度超过15°时,应变、应力随倾斜角度增加而增大的更为显著;在咀嚼周期的第三个受力状态下,应变随倾斜角度的增大呈更显著的增大趋势。最大应变、应力出现在种植体倾斜角度为20°时的第三个受力状态下,为4455微应变和86.84MPa。4.本实验显示种植体近中倾斜种植时,在咀嚼周期的三个受力状态下,下颌骨应变、应力随倾斜角度的增大呈增大趋势;并且,在倾斜角度超过15°时,应变、应力随倾斜角度增加而增大的更为显著;在咀嚼周期的第三个受力状态下,应变、应力随倾斜角度的增大而增大的趋势更为明显。最大应变、应力出现在种植体倾斜角度为20°时的第三个受力状态下,为4441微应变和47.17MPa。5.当斜向加载时应力最大区域均接近于加载力相对的方向。6.实验结果显示在咀嚼周期的第三个受力状态下,下颌骨的应力、应变较前两个受力状态,均有大幅增加。结论:本实验准确地表达了下颌骨这种复杂的几何形状,模拟了一个咀嚼周期内较复杂的载荷条件下,在修复体模型上对皮质骨、松质骨、种植体、基台、全瓷冠不同性质的材料进行了综合力学分析。当倾斜种植在15°时,骨松质应变超过许可的数值。在下颌骨应力未超过骨的许用应力时,下颌骨的应变可能会超过许可的应变值,此时,骨组织将发生病理性改变,会有骨吸收发生。所以,对于倾斜种植,不仅要考虑应力不应超过下颌骨的最大许用应力,而且还要考虑应变的影响。本实验研究显示,可以在下颌后牙区行10°以内的偏近中、远中,舌侧、颊侧倾斜种植。本实验结果显示,下颌倾斜种植时,不论向舌颊侧倾斜还是向远近中倾斜,下颌骨的应变、应力变化趋势相同,对种植成功与否的影响不显著。实际操作中应根据患者的解剖条件合理选择倾斜方向。
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.6
【图文】：

3D图像,下颌骨,参照图,行编辑

6图 1 下颌骨模型的建立具体步骤参照图1：a．交互式医学影像控制系统软件MIMICS（Materialise's interactive medicalimage control system）是一套高度整合而且易用的3D图像生成及编辑处理软件，输入CT、MRI等各种扫描的数据后，能够建立三维模型并进行编辑，然后输出通用格式的文件，后续可用于CAD（计算机辅助设计）、FEA（有限元分析），RP（快速成型）进一步处理，可以在PC机上进行大规模数据的转换处理。本研究使用MIMICS 17读取CT扫描结果文件，并截取部分下颌骨骨块，图中可见缺失的第一磨牙及相邻牙齿。由于CBCT是分层扫描，每层之间存在一定的距离，所以在MIMICS中得到的骨块表面不够平整光滑

模型图,基台,模型,种植体

进行剪切修整，得到下一步研究用角度基台的建立体的基本参数，本实验模拟直径4.8mSolidworks2012建立种植体的三维模84mm，齿高 0.472 mm。的倾斜角度，用Solidworks2012制作械锁合摩擦力固定彻底根除了基台松植体的接触面简化为圆柱面，并且，面与种植体端部均为完全接触，实验和角度基台的材料为钛，弹性模量为mm的士卓曼骨水平种植体，主要目用其以下部分骨质种植，获取较大的长植体模型为研究目标。

种植体,基台,全瓷冠,下颌骨

以下颌骨上半部的曲面及其法线的交点为起点，在颊舌侧平面内，按，分别向舌侧、颊侧方向做出倾斜种植体的安装中线，在得到的八条别进行种植体、角度基台、牙冠的定位。将下颌骨，种植体、角度基按不同植入角度进行一一装配。形成种植体偏舌侧、偏颊侧倾斜种植、15°、20°的模型。以下颌骨上半部的曲面及其法线的交点为起点，在近远中平面，按照分别向近中、远中方向做出倾斜种植体的安装中线，在得到的八条中进行种植体、角度基台、牙冠的定位。将下颌骨，种植体、角度基台不同植入角度进行一一装配。形成偏近中、偏远中倾斜种植5°、10°、的模型。装配完成后，种植体完全位于骨水平面，修复体经上部角度基台的调修复冠的长轴与下颌骨长轴平行。以上16个倾斜种植的模型与0°直基台的模型合计17个模型。

【参考文献】