人工種植牙生物力學研究進展

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1、人工種植牙生物力學研究進展人工種植牙生物力學相容性是種植牙成功的不可忽視的一個重要方面，過大或過小的應力均可引起牙周骨組織的吸收或萎縮，從而導致人工種植牙的失敗。本文通過種植體的材料，種植體的形態(tài)結(jié)構(gòu)，種植體長度及直徑，種植體與上部結(jié)構(gòu)的連接方式等因素對應力分布的影響，把近年來人工種植牙生物力學研究進展簡略的進行綜述?！　》N植義齒是口腔科領域中發(fā)展最快，最令人興奮的一個分支，已成為與高速渦輪牙機、全景X線機、高分子粘固材料并列的20世紀牙科發(fā)展的四項重大突破之一。一個成功的人工種植體應該和骨組織直接結(jié)合，形成良好的生物力學相容性，將咀嚼

2、壓力均勻分布到周圍骨組織，應力過大或過小，都無益于種植牙周骨組織的重建，都將導致種植牙的失敗。據(jù)此，本文特將人工種植牙的生物力學研究進展作一概述?！　?　應力分布研究方法的發(fā)展　　在20世紀70年代以前，生物力學研究和應力分布的檢測多采用電測法和光彈法，電測法和光彈法屬于實驗應力分析法。電測法是實驗應力分析方法中最基本的方法之一，它的靈敏度與精確度較高，可用于現(xiàn)場測定，用于各種復雜環(huán)境下測量多種力學參數(shù)，但電測法只能逐點測量物件表面的應變，且僅能獲得應變片所在位置的應變平均值，不能直觀得出構(gòu)件應力分布的全貌，在環(huán)境條件惡劣時誤差較大。光

3、彈應力分析法具有直觀性和全場性的優(yōu)點，可用以分析各種形狀的復雜構(gòu)件和表面應力，也是口腔生物力學常采用的研究方法，但光彈法不能把材料力學和彈性理論聯(lián)系起來，如不能計算出模型內(nèi)任意處的應力值和位移值。自從1973年Theresher和Farah幾乎同時將有限元法（finiteelementmethod，F(xiàn)EM）應用于口腔醫(yī)學領域，F(xiàn)EM已成為一種有效的數(shù)學工具，在口腔生物力學研究中得到廣泛應用。FEM具有以下優(yōu)點：可以準確地表達復雜的幾何形狀；可以在同一模型上對不同性質(zhì)的材料進行力學分析；可以進行復雜載荷條件下的應力分析；模型的轉(zhuǎn)換較為簡便

4、；對應力的內(nèi)部狀態(tài)及其它力學性能定量測定的代表性好，同時FEM在應用中自身也不斷得到完善，其中從二維到三維是FEM發(fā)展的一個飛躍。1976年分析了多孔圓柱種植體界面的應力分布，將FEM引入了口腔種植領域，從此，有關種植義齒生物力學的研究進入了一個新的階段。Meijer等［1］將二維有限元法和三維有限元法進行了比較，認為后者的模型相似性好，可客觀反映被分析受力結(jié)構(gòu)的信息，但是有限元法的單元在大小、形狀、數(shù)目、載荷情況、假設條件與真實情況差異及邊界條件等均影響結(jié)果。因此，為使結(jié)果更加真實可信，有限元法的研究手段不斷完善，目前已從靜態(tài)研究發(fā)展

5、到動態(tài)研究，并有向非線性發(fā)展的趨勢?！　?　種植體材料對應力分布的影響　　人工牙種植體的研究和應用已有30多年的歷史，但迄今為止，只有少數(shù)幾種材料的種植體為人們所接受，其中應用歷史最長、也最廣泛的是鈦質(zhì)種植體，金屬鈦具有良好的生物相容性，與骨組織形成緊密、牢固的結(jié)合，而且其彈性模量與骨很接近，與骨結(jié)合所形成的界面是動態(tài)的，在適當負荷的刺激下，種植體與骨的接觸程度在一年后會從53％增加到74％［2］，所以說鈦是一種理想的種植材料。Mailath（1989）等［3］用有限元法對種植體材料進行了研究得出結(jié)論，種植體材料的彈性模量至少為110，

6、000N／mm2（1．1×10MPa）。Clelland（1991）等［4］用三維有限元法研究了Screer）和硬性HA穿齦種植體進行動物（狗）實驗研究，從組織學上和臨床方面作一比較，PL設有三種（一種密集型，兩種多孔型）6個月加載，PL和HA種植體周圍骨組織在第6周有骨吸收（高度失去1mm），第12周可見重建，18周后恢復到原來的水平，結(jié)果PL比HA引起密度上較少的降低。這個結(jié)果顯示：柔韌種植材料更有利于應力向周圍骨組織傳導。臨床方面PEO：PBT和陶瓷、生物玻璃、鈦、和其他材料相比較，結(jié)果：PEO：PBT是一種柔韌材料，能降低穿齦種

7、植體頸部應力峰值，致密型PL功能合適，運動性能與天然牙相近似，表現(xiàn)出最好的臨床功能，也能減少種植體周圍應力峰值。從組織學觀察得出結(jié)論：柔韌的骨結(jié)合，種植體更能較好地把應力傳導到周圍骨組織，因此它可能是硬性種植體有前途的替代物?！　?　種植體形態(tài)結(jié)構(gòu)對應力分布的影響　　成功的種植體不僅取決于種植體材料的生物學性質(zhì)及手術技術，種植體的表面形態(tài)也十分重要。近年來，國外學者圍繞著種植體以什么樣的形態(tài)結(jié)構(gòu)才具有最佳的生物力學相容性，作了大量的研究。關于口腔種植體宏觀形態(tài)基本上認為以單個旋轉(zhuǎn)對稱為最佳，所以新近出現(xiàn)的或改良的種植體系列極少看到過去傳

8、統(tǒng)的錨狀或翼狀形態(tài)。對種植體表面微觀形態(tài)，自70年代以來也是人們研究的熱門，在這個問題上雖然還有不同看法，但有一點是比較一致的，即粗糙的種植體表面更利于新骨生長，形成更廣泛骨種植體結(jié)合區(qū)。Mailath（1