上頜無牙頜種植固定修復中種植體位置對應力分布的影響

于英

【摘要】目的 探討并分析種植體位置在上頜無牙頜種植固定修復患者中的應力分布情況。方法 選取我院2016年2月～2018年1月種植科就診的1例上頜無牙頜患者作為研究對象，通過三維有限元模型的構建，并使用ABAQUS軟件對應力的分布情況進行研究。結果 種植體所承擔的應力大小與應力加載位置有密切的關系，即位置越近，承擔的應力也就越大。與此同時，應力集中區域是在磨牙區。結論 在上頜無牙頜種植固定修復的過程中，種植體的排列位置對于應力分布有重要的影響，種植體的分散對于分散患者的較合理有重要的作用，因此應注重合理分配應力。

【關鍵詞】上頜無牙頜；種植體位置；應力分布

【中圖分類號】R78 【文獻標識碼】B 【文章編號】ISSN.2095-6681.2018.25..02

種植體支持的全口固定義齒在臨床的應用中，具有較多的優勢，不僅體積小，且咀嚼的效率也較高。因此，這種方法是目前上頜無牙頜修復較為常用的方法。有限元法是一種基于加權余量法以及變分原理，對力學進行分析的數值模擬方法。相比于傳統的方法，其優勢主要在于能夠分析受力結構任何部位的應力以及位移情況。因此，在研究中選取了某醫院種植科就診的1例上頜無牙頜患者作為研究對象，探討并分析種植體位置對應力分布的影響，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2016年2月～2018年1月種植科就診的1例上頜無牙頜患者作為研究對象，在經患者同意和我院我院倫理委員會批準的情況下，采用上頜種植固定義齒修復方法進行了研究。患者的年齡為56歲，性別是女性。患者的頜骨條件比較良好，下頜是天然牙列。

1.2 方法

在修復前，在相應的位置上建立8顆種植體支持的6種固定義齒三維有限元模型。其中，種植體選擇的是德國BEGO種植體，直徑、長度以及基臺底部螺絲直徑分別為4.50 mm、12 mm以及1.80 mm。同時，在修復的過程中，采用的材料主要有錐形束CT機、3SHape D700激光掃描、計算機以及三維建模程序、模擬軟件以及掃描系統等。在試驗的過程中，具體的方法如下：（1）構建上頜骨三維有限元模型：采用錐形束CT機對患者的頭面部進行分掃描。在掃描前，對相應的參數進行設置。其中，電壓為110 V，層距和層厚均為0.20 mm。掃描的范圍是從自框上緣上1.00 cm開始，一直掃描至下頜骨下緣結束。掃描結束后，將獲得的三維圖像數據進行存儲，給是DICOM。然后提取患者的皮骨質和松質骨廓線，并將其導入至三維醫學成像軟件中。最后，采用相應的軟件進行處理，并形成封閉曲面片模型，在此基礎上建立實體模型。（2）構建種植體固定義齒修復三維有限元模型：采用3SHape D700激光掃描對患者進行掃描，然后將獲取的數據導入至相應的軟件中，并將其保存為IGS格式的曲面文件。最后，采用快速成型模塊以及零件設計模塊等構建實體模型。（3）構建種植體與基臺三維有限元模型：采用逆向工程建模方式對種植體和基臺進行建模，然后采用三維圖像掃描系統對建立的實體模型進行掃描，最后采用正向建模工具，構建實體模型。（4）模型轉配：對構建的三種實體模型進行裝配，采用的軟件是CATIA，然后將其導入到Abaqus6.9有限分析軟件中，對受力情況進行分析。

1.3 位點方案設計

在進行位點方案設計的過程中，依據的是國際牙科聯盟的FDI牙位進行表示。其中，種植體的編號是從右到左的方式。見表1。

1.4 材料力學參數和加載方式

設定種植體和基臺的過程中，均將其設定為鈦。在對修復體進行設定的過程中，將其設定為二氧化皓。使用的材料均將其假設為均勻、均質以及連續且同向的線彈性材料。同時，材料均采用的均是小變形的材料。在受力的情況下，固定義齒以及種植體周圍均是剛性的約束，且在加載的時候不發生相對的滑動。加載在模型中的應力是靜態的應力。加載的方向是垂直于固定義齒右側第一和第二磨牙近中舌尖頰斜面位置，其與水平面呈現的角度約為30°。加力的大小是每牙150 N。

2 結 果

在加載條件相同的情況下，采用VON Mises對種植體和固定義齒的最大應力值進行表示。通過對模型的研究，研究顯示，種植體所承擔的應力大小與應力加載位置有密切的關系，即位置越近，承擔的應力也就越大。與此同時，應力集中區域是在磨牙區。另外，應力的集中部位還主要集中在單端懸臂和末端種植體頰側頸部。其中，末端種植體應力最大的是模型Ⅴ，其次是模型Ⅱ，再次是模型Ⅳ，然后是模型Ⅲ和模型Ⅵ，最小的是模型Ⅰ。最大應力是最小應力的1.80倍。在同一個模型中，相比于中間種植體來說，末端種植體所承擔的應力是其的7倍。在中切牙之間的部位，應力分布情況與末端種植體的應力分布情況基本一致，相比于單端懸臂模型V，雙端模型Ⅵ的應力更小。

3 討 論

研究表明，種植體所承擔的應力大小與應力加載位置有密切的關系，即位置越近，承擔的應力也就越大。與此同時，應力集中區域是在磨牙區。另外，應力的集中部位還主要集中在單端懸臂和末端種植體頰側頸部。其中，末端種植體應力最大的是模型Ⅴ，其次是模型Ⅱ，再次是模型Ⅳ，然后是模型Ⅲ和模型Ⅵ，最小的是模型Ⅰ。最大應力是最小應力的1.80倍。在同一個模型中，相比于中間種植體來說，末端種植體所承擔的應力是其的7倍。因此，模型Ⅰ是最佳的方案。同時，在應用種植體支持的上頜全口固定義齒的過程中，應盡量采用雙端懸臂，且增幅卷愛近懸臂側種植體的方式，以降低應力過于集中的情況。

綜上所述，在上頜無牙頜種植固定修復的過程中，種植體的排列位置對于應力分布有重要的影響，種植體的分散對于分散患者的較合理有重要的作用，因此應注重合理分配應力。

參考文獻

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本文編輯：趙小龍