种植体直径对天然牙－牙种植体联合桥应力影响

雷 鸣

（吉林省公安厅消防局医院，吉林 长春130061）

种植义齿修复伴随基础理论和临床技术的建立，已成为一项成熟的技术逐渐推广普及［1］。1986年基于骨性结合理论，Branemark小组成员之一即Albrektsson提出了新的种植义齿成功率的标准，即5年成功率不低于85%，10年成功率不低于80%。此后种植义齿这一新技术便在全球范围内迅速发展［2］。Naert［3］对91名无牙合病人589个种植体跟踪调查，结果表明全口种植义齿使用6年后成功率分别为上颌96%，下颌100%。

天然牙－牙种植体联合支持固定桥中，由于种植体与骨组织之间无牙周膜使得天然牙与牙种植体运动幅度产生差异，即牙种植体无牙周膜的应力缓冲作用而承担比天然牙大的力，导致牙种植体周骨创伤或影响牙种植体的远期寿命［4］。天然牙支持的双端固定桥理论认为，基牙的重要条件之一就是冠根比，理想的冠根比为1∶2或2∶3最少为1∶1，即此为最低限度，否则需增加基牙。研究不同种植体直径对天然牙－种植体联合桥这一特殊形式固定桥生物力学特性的影响，对天然牙－牙种植体联合支持固定桥的临床应用，具有重要指导意义［5，6］。本实验的目的是研究通过种植体直径的变化经来改变种植体端的基牙冠根比，在不同载荷条件下对天然牙－种植体联合支持固定桥生物力学的影响。

1 材料与方法

1．1 标本选择

选择一具牙列完整，牙体无缺损、无严重磨耗，缺牙区牙槽骨无明显吸收，牙周无明显退缩，牙位置正常，牙无扭转畸形的成人离体下颌骨。

1．2 拍摄CT片

拍X线片确定牙根倾斜程度。在TubeCT机﹙日本日立公司生产﹚扫描，扫描方向与左下牙合平面平行，条件为120kV，130Ma，层厚1mm呈螺旋式扫描，共扫描37层。

1．3 截面影响处理

将CT片上图像放大5倍，并在透明硫酸纸上描记图像的边界信息，包括牙冠、牙根及左下颌后牙区牙槽骨的颊舌侧边界轮廓。将冠颈部抹平，根的信息不记录。

1．4 三维有限元模型建立

应用通用有限元分析软件ANSYS，按照实际位置与直径建立圆柱状钛种植体模型﹙L13mm，种植体直径见表1﹚，置入天然牙－牙种植体形成联合支持固定桥分析模型。根据王慧芸对我国人牙体测量的部分数据确定桥体近远中径11．8mm。桥体和金属冠，即上部结构为Ni－Cr合金，并且桥体两端为固定连接，上部结构高7mm，牙合面为非解剖式牙合面，牙周膜、骨硬板厚度分别为0．2mm和0．4mm。牙种植体与周围骨组织呈骨性结合。

表1 固定桥种植体不同直径有限元模型

1．5 材料的力学参数 见表2。

表2 桥体材料力学性能参数

1．6 实验条件假设

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，种植体与骨界面为100%的骨结合。

1．7 加载条件

分别对左下颌5、6、7牙合面中心施加平行于牙长轴的集中垂向载荷：载荷大小见表3。

表3 集中载荷条件﹙F／N﹚

2 实验结果

2．1 实验结果

集中垂直载荷条件下，随着种植体直径变化，天然牙－种植体联合支持固定桥上三种工况应力分布与峰值大小见表4～6。

表4 工况1种植体周骨应力分布﹙P／MPa﹚

表5 工况2种植体周骨应力分布﹙P／MPa﹚

表6 工况3种植体周骨应力分布﹙P／MPa﹚

2．2 结果分析

从图4～6可知，左下颌5受集中垂向载荷工况，种植体直径在3．3～4．5mm区间，种植体与天然牙周骨应力逐渐缓慢增大，当种植体直径达到在8．0mm时，种植体与天然牙周骨应力明显减小。左下颌6、7受集中垂向载荷工况，随着种植体直径增加，种植体与天然牙周骨应力逐渐减小。

载荷1和载荷2两种条件下，种植体周骨应力均大于天然牙周骨应力，但靠近根尖区差异变小。种植体颈部远中骨组织略有应力集中为拉应力，近中为压应力，应力峰值差异不大，颊舌骨组织应力分布均匀。天然牙颈部应力分布均匀，应力值小，牙周支持骨组织于颊舌侧的应力略高于近远中骨组织，总体上骨无应力集中现象。天然牙与种植体的根中1／3应力分布趋势与颈1／3相近，但应力水平明显下降，根尖1／3水平种植体周骨应力分布均匀，颊侧以拉应力为主，舌侧以压应力为主，但拉、压应力水平近，天然牙与颊侧骨界面有窄而长覆盖整个颊面的拉应力区，舌侧为压应力区，无应力集中。

3 小结

天然牙－牙种植体联合支持游离端固定桥中，种植体直径是影响天然牙－牙种植骨周应力峰值和应力分布的主要因素。集中垂向载荷值减小一半，种植骨周应力峰值下降57%。降低集中垂向载荷，会同时降低天然牙和种植体骨周应力峰值。种植体直径3．3～4．5mm，种植骨周应力峰值下降35%；直径增至8mm，种植骨周应力峰值下降76．3%。大直径种植体可明显降低种植骨周应力峰值，减弱骨周应力集中强度，增强抵抗侧向力能力，有利于种植体骨界面健康。

［1］Scarano A，Degidi M，Iezzi G，et al．Maxillary sinus augmentation with different biomaterials：a comparative histologicand histomorphometric study in man［J］．Implant Dent，2006，15（2）：197．

［2］Albrektsson T，Jacobsson M．Bone－metal interface in osseointegration［J］．J Prosher Dent，1987，57（5）：597．

［3］Naert I，Qirynen M．A study of 589consecutive implants supporting complete fixed protheses．Part 2：Prosthetic aspects［J］．J Prosher Dent，1992，68（2）：949．

［4］王学金，周延民，张玉风，等．天然牙－牙种植体联合桥力点不同对种植体周骨应力的影响［J］．中国口腔种植学杂志，2002，7（2）：83．

［5］Kamposiova P，Papavasilious G，Bayne S C．Finite－element analysis estimates of cement microfracture under complete veneer crown［J］．J Prosthet Dent，1994，71（5）：435．

［6］陈尔军，周延民，冯庆辉，等．中间种植体基牙天然牙－种植体联合固定桥种植体周围骨组织应力分布［J］．吉林大学学报（医学版），2004，30（6）：941．