上颌改良杆卡式种植覆盖义齿的应力分布：———垂直载荷与斜向 …

上颌改良杆卡式种植覆盖义齿的应力分布：———垂直载荷与斜向 … 上颌改良杆卡式种植覆盖义齿的应力分布: ———垂直载荷与斜向 … ? 282?现代口腔医学杂志1998年第12卷第4期 z一下颌改良杆卡式植覆盖义齿的应力分布 —— 垂直载荷与斜向载荷的比较7 I/ 华西医科大学IZl腔医学院修复科(610041)魏红巢永烈于海洋 摘要采用三维各向异性有限元法分析全下颌改良杆卡式种植覆盖义齿垂直载荷与斜向载荷下 的应力分面.结果显示,种植体的最大应力出现在种植体骨外段的近,远中面;种植体界面骨组织的最 大应力位于种植体颈部周围的骨皮质界面;斜向载荷下种植体及其骨组织界面的应力值高于垂直载荷 时,且垂直载荷下种植体骨界面的应力分布更均匀;近远中向斜向加载时种植体及其骨组织界面的最大 应力值高于舌颊向加载时. 关键词种植牙覆盖义齿三维有限元应力分一l—一一'', Slressdistributionotmodifiedbar—clipimplant_-borneoverdentureintheedentuloasmandibletinderverU= e..alleadsandobliqueleadsWHong,ChaoYonglie,HaLyang.CollegeofSttrmatolog.y,WC hina Univers~vofMedicalScicnce$,Chengdu610041 AhslractThestressdistributionofmodifiedbar—clipimplar,t—borneoverdentureintheedemulous mandibleunderverticalloadsandobliquel0adsWaSinvesti商tedusingthree— dimensionalanisotropicfinitede— me~ttanalysis.Themostextmeprincipalstressintheimplantswaslocatedatupperandmesial Ordistalpart ofimplantsthemselveswhilethemostextremeprincipalstressinthebonearoundtheimplants foundatthe neckoftheimplantsintheuppercorticallayer.Thevalueofstressinimplantsandinbone— implantin— texfaceunderobliqueloadsappearedhigherthanthoseunderverticalloads.Moreover,thestr essinim plantsandinbone—— implantinterfaceunderobliqueloadsfromdistaltOmesialexhibitedhigherthan"thoseun— derobliqueloadsfromlingualtObueca1.Onthecontrary,thestressdistributioninbonearoun dtheimplantsun— derverticalloadsappearedmoreuniform.' KeyWOI'~ImplantteethOverdemureThree——dimensionalfinitedementStressdistribu— don 临床上常见的全颌种植覆盖义齿多数是全 下颌种植覆盖义齿,常规在两侧颏孔之间的区 域植入2,4个骨内种植体.全下颌改良杆卡 式种植覆盖义齿的4个种植体间距不均等,2 个种植体集中在牙弓的尖牙和第一双尖牙区. 有学者对垂直载荷与斜向载荷下全颌种植覆盖 义齿的应力分布进行过研究【卜3l,但是均在种 植体上直接加载.本文的目的是用三维各向异 性有限元法,对全下颌改良杆卡式种植覆盖义 齿人工后牙黯面垂直载荷与斜向载荷下的应力 分布进行比较性研究,为临床上全颌种植覆盖 义齿的修复提供理论依据. 材料与 一 ,修复体模型的设计及制作 选择一牙槽嵴中度吸收的无牙颌成人下颌骨标 本,确定骀平面后在下颌骨两侧颏孔之间的区域植入4 枚直径3.75mm的Bran~nark圆柱状种植体,中央种植 体距中线9mm,侧方种植体距中线15mm.用直径2. 5mm的钴铬合金固位杆连接各种植体,并在种植体后 方的下颌骨上粘上不同厚度的橡皮膏模拟粘骨膜.最 后完成全下颌种植覆盖义齿的制作.人工牙选择Bay el-上海齿科有限公司生产的塑料牙. 二,三维有限元模型的建立 将修复体模型固定在CT9800Q机上,由前向后垂 直进行断层扫描.两侧颏孔之间,种植体后方至下颌 支前缘,下颌支前缘至髁状突后缘三个区域的扫描间 应用 距分别为1.5mm,3mm,5mm.共扫描35层. Mias图形图像处理分析系统(四川大学图形研究所研 制)对断面图像进行处理.将种植体简化为固定在一 起的的刚体,种植体与骨组织为骨性结合. 利用实体模型在计算机上建立计算模型,界面区 及应力可能集中的区域细分网络,自动划分单元.有 限元模型共有7689个单元,9070个节点. 现代口腔医学杂志1998年第12卷第4期?283? 三,材料的力学参数见表1,3. 表1有关材料的力学参数 表2骨皮质的力学参数(引自文献9) 表3胫骨骨松质的力学参数(引自文献9) 四,实验条件假设 骨皮质和骨松质假设为线弹性,各向异性材料,二 者的刚度方向一致.确定骨组织材料.坐标系的局部 主方向,见图1.将下颌骨两侧髁状突顶端至下颌角截 面作为后缘,该截面内节点的所有自由度均予以刚性 约束,阻止下颌骨的刚体移动. 在下颌第一磨牙殆面的功能接触斜面,采用70N 殆力垂直加载,并在与殆平面呈120.角由舌侧斜向颊 侧及由远中斜向近中分别斜向加载140N[10J.加载方 式为集中载荷. 六,软件 用ANSYS大型通用有限元分析系统软件. 1表示z轴2表示Y轴3表示X轴 图1下颌骨各向异性局部坐标图 结果 , 五,加载条件 一 ,种植体的应力分布见表4. 表4垂直载荷与斜向载荷种植体的应力分布(单位:MPa) 正值为拉应力,负值为压应力,F同 种植体的最大拉应力峰值及最大压应力峰 值均出现在远近向斜向加载时. 二,种植体界面肌组织的应力分布 种植体界面骨组织的最大应力出现在种植 体颈部周围的骨皮质界面.见表5及图2,3. 种植体骨界面的最大拉应力峰值及最大压 应力峰值均出现在远近中向斜向加载时. 讨论 表5垂直载荷与斜向载荷种檀体骨 界面的应力分布I单位:MPa) 最大主应力 应力值部位 最小主应力 应力值部位 ? 284?现代IEI腔医学杂志1998年第12卷第4期 侧方种植体(颊面)zI,中央种植体(颊面)中央种植体(舌面)JZ侧方种植体(舌面)L..Xv__j 压应力A=一3.339B=一2.926C=一2.513D=一2.099E=一1.686 F一1.273G=一0.859H-一0.446I=一0033 II L..—————.一—…J 侧方种植体(颊面) zI,中央种植体(颊面)中央种植体(舌面)JZ侧方种植体(舌面)L..Xv__j A一3.351B=一2.775C=一2.200D=一1.625E=一1049 F=一0.474G=0.101H=0.677I=1.252 图2垂直加载下种植体界面骨组织应力分布等值线图 L一……....一j zI,中央种植体(颊面)中央种植体(舌面)JZ侧方种植倬(舌面)L..XY__j 压应力A=一4.934B=一4.323C=一3.712D=一3.102E:一2.491 F=一1.881G=一1.270H=一0.659I=一0.049 ? 现代口腔医学杂志1998年第12卷第4期?285? 侧力'种植体(颧向)Zl中央种植体(颓面)中央种植瘁(舌面)lz侧方种植瘁(古面)L XX__J 拉应力A=一5.026B=一4.163C=一3.300D=一2.437E=一1.574 F=一0.711G=0.152H=1.015I=1.878 图3斜向加载下种植体界面骨组织应力分布等值线图 在垂直载荷与斜向载荷下,种植体的最大 mensionalfiniteelementanalysisofbonearounddentalim- 应力均位于种植体骨外段的近,远中面.斜向plantsinedenuIouhu瑚nn-,and.ble?chs叫Biol1993, 载荷下的应力值明显高于垂直载荷下者,远近2iA'St咖aFJM'Steen,? 1IA'eta1.LDcti.n.f 中向加载时的最大拉应力及最大压应力值又高 implantinth.interforamialeg~onofth.mandibl.andth. 于舌颊向加载时,对种植体的应力分布更为不 o0nsequencesforthedesignofsuperstructure.JOralReb.abil 利.而钛种植体的疲劳极限较高,应力集中一1994,21:47? 方面不致使种植体折裂,另一方面骨性结合的 MeijeHJA,StaFJM,seenwHA,.?ATh, 可通过种植体应力分布, 种植体容易传导应力. " 和骨界面应力分布的比较,分析应力的传导.'4BorheL.R.iharttP.Three— dimentionalstdistrib. 种植体界面骨组织的应力主要集中在种植 tionatdifferentstagesofinterfacedevdopment.JDentRes 体颈部周围的骨皮质界面,骨松质中的应力很1982,62:155? 小.颈部为主要承力区,过高的应力易导致颈raigRG..from0admgvabkpan 部支持组织的破坏.向载荷下的应力值明显den芝et17on8,9h(.3',,i.f 增大,这与Meijer【卜3_的研究结果一致.同时rnandibulardistal一 tensionremovablepartialdentureutiliz. 本实验发现垂直载荷下骨界面的应力分布更均 ingfiniteelementmethod.JJpnProsthodontSoc1989,33: 匀.而远近中方向载荷下的最大应力值高于舌1313? 颊向载荷下者.不同方向斜向载荷下种植体及shi.一p|ps.Th.i..n协..?hed 其骨界面的最大应力值间有差异,可能与载荷8Ph'J1.96Th0:.19slif4.fn鹪ofalaalu.0i一 的传递与分布有关.coste不n.JPro~thetDent1967,18(2):121. 在临床上进行种植覆盖义齿的修复设计 9HartRT,HannebelVV,ThongpredaN,eta1.Modelingthe 时,应采取减小侧向力的影响,如降低人工biomechanicsofthemandible:AThree —dimensionalfinite 牙的牙尖斜度等,以减小种植体及其骨界面的.锄吼udy?JBihani,():? 应力峰值,防止高应力的不利影响,提高种植10K i oolstra 0n JH'nh.ijhs~At6hcare幻erv- 覆盖义齿的远期成功率.~stemedictionmaximumpossiblebiteforceS.JBiomeel'mn一 ….... ics1988,21:563. 谬考又献(本文编辑王植三)(收稿日期1997— 12一o8) 1MeijierHJA.StarmansFJM.SteenWHA.eta1.Athree—di— H