生理性咬合对临近微型种植体—骨界面应力分布影响的三维有限元分析

发布时间：2020-10-27 19:50

　　 目的：错牙合畸形可以影响牙合颌面的发育、口腔功能等，甚至造成心理和精神障碍。支抗的控制是多数正畸病例治疗成败的关键。现有的各种加强支抗的方法不能满足临床使用要求。近年来出现的微型种植体为提高疑难病例的疗效开拓了一个新的领域。但稳定性不足是其主要缺点，据报道成功率为83-89%。种植体脱落大多发生在正畸加力前和加力过程中，多由于种植体植入手术不当及种植体-骨界面不合适的应力分布造成，严重影响了种植体在临床中的普及应用。 微型种植体主要植入在牙槽骨颊舌侧牙根间的部位，由于牙根间距离有限和个人解剖结构差异，对手术的准确性要求很高，常常发生种植体植入后距离临近牙根很近或触及牙根的情况。研究表明种植体植入后距离牙根过近时脱落率明显增加。因此有必要明确微种植体植入后距牙根的安全距离。临床应用发现，种植体植入后拍摄平行投照牙片怀疑距离邻近牙根较近时，患者常有咬合痛的表现，且咬合痛与种植体脱落有较高相关性。目前种植体植入后距离牙根过近时生理性咬合对种植体稳定性的影响及牙齿的生理性咬合与种植体载荷的应力分布是否产生联合效应未见报道。本研究拟用三维有限元方法建立微型种植体-牙-颌骨的模型，分析微型种植体植入后距离牙根过近时种植体周围骨组织应力改变，牙齿生理性咬合产生的动度对种植体稳定性的影响，探讨微型种植体植入后距临近牙根的安全距离，为微植体支抗的临床应用提供理论依据。 材料与方法： 1实验设备 计算机：CPU：2.0；内存：1G 软件：Mimics10.1软件（Materialise公司）、Pro/E4.0软件、Geomagic Studio逆向工程软件、ANSYS13.0软件。 2建立微种植体-颌骨的三维实体模型 2.1上颌骨三维有限元模型的建立 采用螺旋CT对一牙齿排列整齐的健康志愿者进行扫描，CT图像以DICOM格式存储，在Mimics软件中切除，进行局部光滑处理，设定牙周膜厚度0.25mm，建立含有上颌骨-牙-牙周膜的三维有限元模型。 2.2微种植体有限元模型的建立 参照国产纯钛、微型圆柱状螺纹种植体的几何形态，设定骨内段8mm，直径为1.6mm，在Pro/E中建立种植体三维模型。 2.3装配实体种植体颌骨三维模型 2.3.1植入位置和角度：模拟临床情况，将微种植体植入在上颌骨的右侧第二前磨牙和第一磨牙之间，距离牙槽嵴顶5mm处，植入方向为垂直于牙体长轴。 2.3.2根据微种植体距临近牙根的距离，设计模型如下： Model1：微种植体植入后接触牙根表面 Model2：微种植体植入后进入牙周膜 Model3：微种植体植入后接触牙周膜表面 Model4：微种植体植入后距临近牙周膜表面为1.0mm 3加载条件 3.1加载分两种情况 Load A：牙齿载荷，微种植体不载荷 Load B：牙齿、微种植体同时载荷 3.2微型种植体加载 加载大小：2N 加载方向：通过种植体植入点做一平行于咬合平面的直线，通过此直线做一垂直于地平面的平面，在此平面上沿与咬合平面成30度角的方向载荷(模拟内收上前牙时的正畸力)。 3.3牙齿加载 加载大小：300N 加载方向：在牙齿牙合面上，平行于牙长轴加载。 3.4计算工况 所建模型共有8种工况：Model1-A，Model1-B，Model2-A，Model2-B，Model3-A，Model3-B，Model4-A，Model4-B。 4计算并分析各模型种植体-骨界面的应力分布、应变规律。 结果： 1成功建立了微种植体-颌骨的三维有限元模型，所建模型具有良好的几何相似性和生物力学相似性，能满足生物力学运算的要求。 2牙齿加载时种植体-骨界面的应力分布 2.1种植体植入后触及牙根时（Model1），接触牙根部位（约3mm范围）的种植体-骨界面Von-Mises应力峰值较其他模型明显增高，其余部分受力很小；Model2,3,4种植体-骨界面受力很小，且变化不明显，见Fig.1。 2.2种植体植入后触及牙根时（Model1），骨界面应力峰值明显高于其他模型。各模型种植体-骨界面Von-Mises应力峰值分别为33.86MPa，1.67MPa，1.38MPa，1.09MPa。见Fig.1。 2.3种植体颈部骨界面位移值较低，体部及根部趋于上升，但种植体植入后触及牙根时（Model1），接触牙根部位的种植体-骨界面Von-Mises位移在一定范围内有一定程度的增高，见Fig.2。 2.4随着种植体距离牙根越远，位移峰值越小。各模型种植体位移峰值分别为0.88μm，0.86μm，0.76μm，0.61μm。 3牙齿和种植体均加载时种植体-骨界面的应力分布 3.1各模型的Von-Mises应力主要分布在种植体颈部皮质骨2mm范围内，Model1的应力峰值明显高于其他模型，Model2,3,4差别不太大。其中Model2,3,4松质骨内应力很小，且变化不大。而Model1除了在种植体颈部骨界面内有一个明显高的应力峰值外，在种植体触及牙根的部位出现第二个应力高峰，范围约2mm，向种植体根端方向逐渐减小，且松质骨内应力值相应高于Model2,3,4应力值。见Fig.3。 3.2种植体距离牙根越近，应力峰值越大。各模型种植体-骨界面的Von-Mises应力峰值分别为46.12MPa，8.79MPa，12.25MPa，7.63MPa。 3.3种植体植入后触及牙根时，牙齿加载与种植体加载对种植体-骨界面应力值有叠加效应，见Fig.3。 3.4种植体距离牙根越近，位移峰值受到的影响越大（位移峰值降低）。各模型种植体-骨界面的Von-Mises位移峰值分别为1.02μm，1.57μm，1.96μm，2.21μm。见Fig.4。 结论： 1种植体植入后触及邻近牙根时，牙齿的生理性咬合可以造成种植体-骨界面应力明显集中，影响种植体的稳定性。 2种植体植入后触及邻近牙根时，牙齿的生理性咬合与微型种植体载荷在种植体-骨界面可以产生应力的叠加效应，不利于种植体的稳定性。 3种植体植入后距离牙根越远，受到牙齿生理性咬合的影响越小。本实验结果建议种植体植入后距离邻近牙根在1mm以外。
【学位单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：R783
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
前言
材料与方法
结果
附图
附表
讨论
结论
参考文献
综述 影响种植钉稳定性的相关因素
    参考文献
致谢
个人简历

【参考文献】

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1 邓锋;张磊;张翼;宋锦璘;樊瑜波;;微植体支抗-骨界面的生物力学研究及微植体颈部优化设计探讨[J];四川大学学报(医学版);2007年04期

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3 华楠;孙皎;;愈合时间和微动效应对种植义齿形成骨性结合的影响[J];口腔材料器械杂志;2007年02期

4 邢晓建,刘宝林;不同种植体-骨结合部位对骨界面应力分布的影响[J];西安医科大学学报;2002年02期

本文编号：2858974