冲击载荷下骨外段种植基桩不同高度对下颌覆盖总义齿应力分布的影响

    冲击载荷下骨外段种植基桩不同高度对下颌覆盖总义齿应力分布的影响

    【摘要】　目的　分析骨外段种植基桩高度不同对下 颌种植覆盖总义齿应力分布的影响。方法　应用CT扫描法建立下颌种 植覆盖总义齿三维有限元模型，分析冲击载荷下骨外段种植基桩高度不同对下颌种植覆盖总 义齿应力分布的影响。结果　随种植基桩高度的降低，种植体内部及种植体软硬组织界面应力分布更为均匀。结论　在保证义齿固位稳定 的前提下，在一定范围内降低种植体骨外段基桩高度有利于保护种植体及其周围软硬组织健 康。

　【关键词】　三维有限元　　应力分析　　种植覆盖义齿　　冲 击载荷　　种植覆盖义齿因其独特的连接与支持方式，要求骨外段种植基桩有 一定高度以维持固位和稳定，而过高又会影响基托厚度和排牙，故本实验只取基桩高度在小 范围内变化(2mm范围)时，讨论其对支持组织应力分布的影响。
材料和方法

　　1.三维有限元模型的建立：选一牙槽骨中度吸收的成人无牙下颌骨标本，作为 构建有限元模型的解剖学基础。在双侧颏孔间区制备4个圆柱形Branemark种植体受植骨床( 深13mm，直径3.75mm)使远中种植体末端距颏孔6mm，种植体彼此平行、间距相等。在下 颌骨上粘上不同厚度橡皮膏模拟粘骨膜厚度［1］。选用Bayer塑料牙常规完成上部义 齿制作。将此实体模型在岛津5000TCT机上，使CT机平行于义齿咬合面自下颌骨下缘至髁状 突以2mm层厚连续扫描，共扫描30层。在透明坐标纸上描记各CT片义齿及下颌骨各部分结构 轮廓，在SGI计算机工作站上应用FEMB软件生成相应坐标网格，参照坐标图像及坐标原点， 逐点描记输入下颌骨及义齿各部分的边界信息经边界平滑处理及坐标转换完成图像数字化， Branemark种植体的植入在计算机上完成，获等大下颌种植覆盖总义齿实体模型。为简便运 算，将种植体与骨外段基桩视为上下一体、粗细一致的圆柱体，根据种植体骨外段基桩长度 不同，下颌种植覆盖总义齿模型可分为：模型1，种植体全长20mm，骨内段长13mm；模型2， 种植体全长19mm，骨内段长13mm；模型3，种植体全长18mm，骨内段长13mm。应用FEMB软件 ，在计算机上自动划分有限元单元和结点，共有4252个结点，3684个单元，其中四面体单元 448个，五面体单元990个，六面体单元2246个。

　　2.材料的力学参数：弹性模量和泊松比见表1。

表1　材料的弹性模量和泊松比
  

    3.实验条件假设及边界条件：将模型中各种材料和组织考虑为连续、均质 、各向同性的线弹性材料，材料变形为小变形；种植体与骨界面为100%骨性结合，加载不发 生相对滑动；边界条件：在下颌骨双侧髁状突喙突及下颌角嚼肌附丽区给予刚性约束，阻止 下颌骨的刚体移动。

    4.加载条件：加载量200N，方向与牙咬合面垂直，采用等效结点载荷，双后牙游离端加载， 加载部位为双后牙功能接触面，各牙受力为：各18.78N；，各21.875N；，各31.25N；，各28.125。加载方 式为冲击载荷，参考资料取后牙一个咀嚼周期为0.875秒，正中牙合接触时间(冲击载荷时间)0.2秒。

    5.设备：SGI计算机工作站(美国SGI公司)；NASTRAN有限元分析软件；FEMB、XL前处理、后 理处软件。 结果冲击载荷下骨外段种植基桩高度不同对支持组织应力分布的影响结果见表2。

    表2　冲击载荷下种植基桩高度不同对支持组织应力分布的影响(Mpa)