不同骨質條件下牙種植體負載的三維有限元分析

范素芳 石 寧

（北京老年醫院，北京 100095）

飲食與生活習慣的改變使得居民口腔疾病的發病率提升。植入人工種植體是臨床用于治療牙齒缺失的主要術式，對患者口腔健康水平的提升具有積極意義[1]。根據骨質條件的不同，牙種植體的應力大小及分布情況，同樣存在一定的差異。本研究分析不同骨質條件下牙種植體負載的三維有限元特點，結果如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年11月至2017年11月本院收治的83例牙齒缺失患者作為研究對象。根據骨質不同分為Ⅱ類組（42例）與Ⅲ-Ⅳ類組（41例）。Ⅱ類組患者中男性21例，女性21例，年齡18～66歲，平均年齡（45.80±1.79）歲。Ⅲ-Ⅳ類組患者中男性20例，女性21例，年齡20～65歲，平均年齡（45.81±1.84）歲。兩組患者一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05）。

1.2 方法

（1）設備準備。三維有限元分析需準備的設備以Dell computer以及三維有限元分析軟件ANSTS 14.0為主。

（2）兩種骨質的劃分方法。兩種骨質的劃分方法：①將骨塊模型簡化為長方體，頰舌面及底部有皮質骨包繞，內部含有松質骨，頜骨骨塊模型尺寸為16 mm×12 mm×30 mm。②賦予頜骨骨質以材料屬性，得到兩種骨質的三維幾何模型。③采用Lekholm and Zarb四分類法，對頜骨骨塊進行分類，將其分為兩種骨質模型。分類后得到的兩種骨質，共包括“近似模擬Ⅱ類骨質”以及“近似模擬Ⅲ-Ⅳ類骨質”兩種。前者骨皮質厚度為3.0 mm，后者骨皮質厚度為1.5 mm。

（3）不同骨質條件下牙種植體負載的三維有限元模型的建立方法。模型建立的初始條件如下：①種植體長度：分別為8、10及12 mm。②種植體直徑：均為4 mm。③建模軟件：ANSYS 14.0。④種植體形式：種植體結構以實心圓柱形為主，螺紋以V型為主，深度0.4 mm、間距0.66 mm、圓心角30°。

（4）力學參數及荷載。①力學參數：Ⅱ類骨模型彈性模量為1.37 GPa、泊松比0.3；Ⅲ-Ⅳ類骨模型彈性模量為0.8 GPa、泊松比0.3；種植體彈性模量103.4 GPa、泊松比0.35%；皮質骨彈性模量13.7 GPa、泊松比0.3。②荷載：可采用施加壓力的方式，測量種植體的荷載。力值：100 N。作用點：與種植體長軸呈0°角的任意點，各種植體作用點相同。③邊界條件：材料具有連續性，且變形?。环N植體為圓柱體；種植體與骨塊的結合率為100%。

1.3 統計學分析

采用ANSYS 14.0處理數據，觀察種植體-骨截面的應力大小，分析不同骨質條件下牙種植體負載的三維有限元特點。

2 結果

2.1 兩組患者種植體長度與應力值情況比較

不同種植體長度與骨質組合，牙種植體的應力大小不同，見表1。

表 1 兩組患者種植體長度與應力值情況比較

2.2 兩組患者的種植成功率比較

II類組患者種植成功率顯著高于III-IV類組（P ＜ 0.05），見表 2。

表 2 兩組患者的種植成功率比較

3 討論與結論

采用牙種植體治療牙體缺失的過程中，影響種植成功率的因素，以種植體的長度、患者的頜骨骨質等為主[1-3]。臨床研究表明，在不適宜荷載的作用下，種植體周圍頜骨的應力往往顯著增加。一旦應力值過高，導致骨質條件無法承受，極易引發種植體松動及脫落等現象產生。可見，降低應力值，在提高種植成功率方面，具有重要意義。

本文研究發現，Ⅱ類骨骨質的患者，植入8 mm種植體時，種植體應力3.10 MPa。植入10 mm種植體時，應力1.43 MPa。植入12 mm種植體時，種植體應力為1.30 MPa，患者種植成功率為97.62%。可見，針對頜骨為Ⅱ類骨質的患者，隨著種植體長度的增加，應力值逐漸減小。應力值減小，即代表著彈性模量上升，表明患者的骨密度有所增加。這對于種植成功率的提升，具有積極意義[4-5]。通過對Ⅲ-Ⅳ類骨骨質患者種植體長度與種植體應力的觀察發現，植入8 mm種植體時，種植體應力2.10 MPa。植入10 mm種植體時，應力1.54 MPa。植入12 mm種植體時，種植體應力為1.11 MPa，患者種植成功率87.80%?？梢姡擃惞琴|的患者，骨密度同樣隨種植體長度的增加而增加[6-7]。比較兩種骨質患者的牙種植體應力值可以發現，與Ⅱ類骨骨質患者相比，Ⅲ-Ⅳ類骨骨質患者的應力值整體上更小。表明，在排除其他因素影響的情況下，該類骨質條件者，種植成功率一般更高。臨床采用牙種植體治療牙體缺失時，如患者的頜骨骨質較差，可通過適當延長種植體長度的方式，增加骨密度，達到提高種植成功率的目的，使牙體缺失患者疾病的治療有效率得以提升[8-10]。

綜上所述，種植體長度及頜骨骨質是影響牙種植體負載的主要因素，臨床可視患者的骨質條件選擇種植體，提高疾病的治療有效率。