正畸文獻閱讀--不同正畸微種植體表面生物力學反應的有限元分析

目前，關(guān)于種植釘為保持穩(wěn)定而需要的最小骨整合量并沒有達成明確的共識。本研究旨在探討不同骨植入界面對微種植體及其周圍組織的影響。

材料及方法

使用mimics及geomagic studio軟件模擬上頜前磨牙及磨牙區(qū)模型。以CT圖像2mm厚度模擬骨小梁，牙根周0.2mm模擬牙周韌帶，穿過骨內(nèi)的種植體使用CAD軟件模擬（長8mm，直徑1.3mm，螺紋0.1mm，頂角60°，傾斜0.5mm）。種植體位置為前磨牙及磨牙間距牙槽骨3mm處（圖1，1c，1d表示顯示情況下不同的正畸加力方式：與合平面呈30°順時針方向）。

將整體模型輸入至有限元軟件ANSYS Workbench。將模型做圖2處理，經(jīng)收斂測試0.5mm為合適的牙和骨的單位尺寸，小至0.2mm以適應較小的細節(jié)如牙周膜及微種植體。詳細的有限元模型配置情況如表1。牙、骨、軟組織及牙周韌帶在模型中接觸方式如表2。

圖3表示現(xiàn)實中不同骨整合的情況（圖3）。

表3表示皮質(zhì)骨及骨小梁的各向異性的彈性系數(shù)

表4表示FE模型中應用的彈性系數(shù)，牙周組織為非線性關(guān)系，微種植體、牙組織認為其同質(zhì)同向且呈線性關(guān)系。

結(jié)果

本實驗得出26組實驗數(shù)據(jù)，即在兩種正畸給力方式下13組種植體不同骨整合情況的數(shù)據(jù)。

圖4，圖5表示在正畸牽引和轉(zhuǎn)矩作用下不同骨整合種植體-周圍組織界面的應力/應變有限元分析結(jié)果。其結(jié)果表明，當骨整合度為0%時，應力/應變幾乎是均勻的，隨后在1%時出現(xiàn)了明顯的深色區(qū)域。15%整合度后，其力幾乎集中在皮質(zhì)骨區(qū)域而不是骨小梁區(qū)域。無論正畸何種加力方式，在前7個階段均出現(xiàn)顯著的變化（0-10%），在15%以后發(fā)生明顯減小的區(qū)域有所不同。

圖6，圖7表示在正畸牽引和轉(zhuǎn)矩作用下不同骨整合種植體-骨界面應力/應變的有限元分析結(jié)果。圖6顯示在牽引力作用下，皮質(zhì)骨誘導應力遠高于骨小梁。隨著種植體-骨界面的變化，應力分布逐漸集中至微種植體頸部周圍骨組織上，應變分布于應力相似。而在最初階段（0-15%），最大應力處在骨小梁處而非皮質(zhì)骨處。此外，圖7顯示轉(zhuǎn)矩力作用下應力/應變變化與牽引力相似，在最初階段，應力分布在整個種植體周圍，隨著骨與種植體的結(jié)合，其集中在微種植體頸部。應變情況最初集中在骨小梁處，隨后至微種植體頸部。

圖8表示骨整合度與生物力學特征之間的定量關(guān)系。8a，8b表示種植體周圍組織平均應力/應變變化，8a顯示在10%前，應力逐漸增加，隨后有少量下降后繼續(xù)增加，8b顯示最初階段應變顯著減小，隨后趨向穩(wěn)定直到100%。8c，8d表示應力/應變隨著皮質(zhì)骨和骨小梁骨整合度的變化情況。8c顯示最初應力迅速增加，隨后下降，在15%后重新增加，8d結(jié)果與8c相似但其節(jié)點不是在骨小梁的15%處。8e顯示無骨整合情況下位移量最大，從0-3%位移量迅速下降并趨于穩(wěn)定。

結(jié)論

在骨整合達到約15%后再施加正畸力有利于微種植體的生物力學穩(wěn)定。此外，微種植體能被周圍組織緊緊固定提供正畸支抗且無穩(wěn)定性喪失，對臨床的指導意義為在將來加載正畸力時需要確認合適的時機。

來源：LilililyQi