[摘 要]目的 觀察相同直徑不同長(zhǎng)度種植體組合聯(lián)合修復(fù)的種植體等效應(yīng)力分布的區(qū)域及最大等效應(yīng)力大小。方法 使用Solidworks軟件建立不同長(zhǎng)度種植體固定橋三維模型（A組：4.1 mm×10mm與4.8 mm×10 mm；B組：4.1 mm×10 mm與4.8 mm×8 mm；C組：4.1 mm×12 mm與4.8 mm×10 mm；D組：4.1 mm×12 mm與4.8 mm×8 mm），種植體置入位置為右下5和右下7，右下5種植體直徑4.1 mm，右下7種植體直徑4.8 mm，長(zhǎng)度分別為8 mm、10 mm、12 mm，并在不同種植固定橋修復(fù)模型上施加軸向100 N，斜向45°100 N的力，觀察不同模型種植體最大等效應(yīng)力分布位置及大小。結(jié)果 在軸向及斜向45°力的加載作用下，種植體的最大等效應(yīng)力分布于種植體頸部；垂直力加載時(shí)，C組、D組右下7最大等效應(yīng)力值均小于A組、B組；右下5的最大等效應(yīng)力值接近；傾斜力加載時(shí)，A、B、C組的右下5最大等效應(yīng)力值接近，D組稍大于其他三組；右下7的最大等效應(yīng)力值與A組、C組接近，B組與D組接近。結(jié)論 種植固定橋修復(fù)中，種植體長(zhǎng)度的改變對(duì)種植體應(yīng)力值會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但變化不顯著?；诖?，在臨床中提倡近遠(yuǎn)中種植體可選擇長(zhǎng)度較長(zhǎng)且盡量接近的種植體，而游離端懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)減少近遠(yuǎn)中徑及頰舌徑。

[關(guān)鍵詞] 種植體；三維有限元；最大等效應(yīng)力

[中圖分類號(hào)] R782.13 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1004-4949（2024）11-0054-05

基金項(xiàng)目：廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生健康委員會(huì)自籌經(jīng)費(fèi)科研課題（編號(hào)：Z20200602）

Three-dimensional Finite Element Stress Analysis of Implant Fixed Bridge with Different Lengths to Repair Implants

WEI Ting-ting

（Department of Stomatology， Liuzhou Municipal Liutie Central Hospital， Liuzhou 545007， Guangxi， China）

[Abstract]Objective To observe the area of the equivalent stress distribution and the maximum equivalent stress of the implant with the same diameter and different length of the implant combination. Methods SolidWorks software was used to establish three-dimensional models of implant fixed bridges with different lengths （group A： 4.1 mm×10 mm and 4.8 mm×10 mm； group B： 4.1 mm×10 mm and 4.8 mm×8 mm； group C： 4.1 mm×12 mm and 4.8 mm×10 mm； group D： 4.1 mm×12 mm and 4.8 mm×8 mm）. The implant was placed at the lower right 5 and lower right 7. The diameter of the lower right 5 implant was 4.1 mm， and the diameter of the lower right 7 implant was 4.8 mm. The length was 8 mm， 10 mm， and 12 mm， respectively. The force of 100 N in the axial direction and 45° 100 N in the oblique direction was applied to the different implant fixed bridge repair models to observe the maximum equivalent stress distribution position and size of the implants in different models. Results Under the loading of axial and oblique 45° force， the maximum equivalent stress of the implant was distributed in the neck of the implant. When the vertical force was loaded， the maximum equivalent stress value of the right lower 7 in group C and group D was smaller than that in group A and group B； the maximum equivalent stress value of the lower right 5 was close； when the inclined force was loaded， the maximum equivalent stress values of the lower right 5 of group A， B and C were close， and group D was slightly larger than the other three groups； the maximum equivalent stress value of the right lower 7 was close to that of group A and group C， and that of group B and group D was close. Conclusion In the repair of implant fixed bridge， the change of implant length will have a certain influence on the stress value of implant， but the change is not significant. Based on this， it is advocated in clinical practice that the mesial and distal implants can be selected with a longer length and as close as possible， while the free end cantilever structure should appropriately reduce the mesial and distal diameters and buccolingual diameters.

[Key words] Implant； Three-dimensional finite element； Maximum equivalent stress

缺失牙種植修復(fù)是臨床口腔修復(fù)的常用手段，但是在種植修復(fù)過(guò)程中，通常會(huì)因?yàn)槎喾N原因造成種植體植入空間不足[1]。因此，種植支持式單端固定橋也逐漸成為修復(fù)的一種常見手段。通過(guò)選擇種植固定橋的方式修復(fù)多顆牙連續(xù)缺失，以減少種植體的植入數(shù)量，從而減小手術(shù)創(chuàng)傷[2]。不同缺牙部位選擇的種植體、長(zhǎng)度、直徑等存在差異，且不同長(zhǎng)度種植固定橋修復(fù)種植體會(huì)產(chǎn)生不同應(yīng)力，改變種植支持式單端固定橋的頸部受力，從而對(duì)種植成功率產(chǎn)生影響[3，4]。因此，如何選擇種植體長(zhǎng)度、寬度，以減少種植體應(yīng)力是當(dāng)前研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一[5]。而種植固定橋修復(fù)中，不同長(zhǎng)度的種植體組合會(huì)產(chǎn)生何種應(yīng)力分布效果仍有待進(jìn)一步研究[6]。本研究對(duì)不同長(zhǎng)度的種植體組合種植固定橋應(yīng)力進(jìn)行分析，以期為臨床的選擇提供一定的參考依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 應(yīng)用軟件 醫(yī)學(xué)圖像處理軟件：MIMICS 20.0（比利時(shí)Ma-terialise公司）；三維機(jī)械制圖專用軟件：SolidWorks2018（美國(guó)SolidWorks 公司）；有限元分析軟件：Abaqus6.14（法國(guó)達(dá)索Simulia公司）。

1.2 建立模型 尋找1名志愿者，其頜骨形態(tài)正常，無(wú)頜骨手術(shù)史，無(wú)牙槽骨吸收，無(wú)牙周疾病，且CBCT影像學(xué)資料齊全。將CBCT圖像以DICOM格式導(dǎo)入MIMICS軟件中，并通過(guò)調(diào)整灰度值（HU值）范圍分別獲取右下5近中至右下7遠(yuǎn)中下頜骨模型，設(shè)置下頜骨外圍2 mm厚為皮質(zhì)骨，中間為松質(zhì)骨；再截取右下5、6、7牙冠模型，形成右下5、6、7聯(lián)冠模型。

1.3 種植體和基臺(tái)三維模型的建立 掃描登特斯成品直基臺(tái)及基臺(tái)螺絲實(shí)體，建立基臺(tái)及基臺(tái)螺絲的三維模型。參考登特斯種植體尺寸及參數(shù)[4]，在SolidWorks 軟件中繪制出種植體三維模型，直徑及長(zhǎng)度分別為4.1 mm×10 mm、4.8 mm×10 mm、4.8 mm×8 mm、4.1 mm×12 mm。

1.4 模型的裝配組合 將下頜骨、種植體、基臺(tái)、聯(lián)冠模型裝配組合，分別在第二前磨牙處放置4.1 mm×10 mm、4.1 mm×12 mm種植體，在第二磨牙處放置4.8 mm×10 mm、4.8 mm×8 mm種植體，形成4組種植固定橋修復(fù)模型：A組4.1 mm×10 mm與4.8 mm×10 mm、B組4.1 mm×10 mm與4.8 mm×8 mm、C組4.1 mm×12 mm與4.8 mm×10 mm、D組4.1 mm×12 mm與4.8 mm×8 mm，見圖1、圖2。

1.5 網(wǎng)格劃分及參數(shù)設(shè)置 將SolidWorks全部模型組合導(dǎo)入Ansys Workbench軟件中，采用十節(jié)點(diǎn)四面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。設(shè)置皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、上部修復(fù)體、純鈦（種植體、基臺(tái)及螺絲）的材料參數(shù)[5-8]，包括彈性模量和泊松比，見表1。

1.6 實(shí)驗(yàn)邊界條件設(shè)定 所有材料均為各向同性、均勻、線性彈性的材料[9]；種植體與周圍骨組織為完全骨結(jié)合，種植體與皮質(zhì)骨及松質(zhì)骨接觸面之間無(wú)相對(duì)摩擦，基臺(tái)、螺絲與種植體均為綁定關(guān)系[10]，相互之間不存在滑動(dòng)。在下頜骨模型底部設(shè)定固定約束面。

1.7 力的加載條件 根據(jù)我國(guó)人群平均咀嚼力大小為30～300 N[11]，分別于右下5、右下7牙冠咬合面中央設(shè)置加載點(diǎn)，給各加載點(diǎn)施力大小為50 N，方向分別為平行于種植體長(zhǎng)軸的垂直力及與種植體長(zhǎng)軸成45°角的傾斜力。

1.8 觀察指標(biāo) 觀察不同模型種植體最大等效應(yīng)力分布位置及大小。

1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel進(jìn)行處理，計(jì)數(shù)資料以（n）進(jìn)行描述。

2 結(jié)果

垂直力與傾斜力加載時(shí)，各組右下5、右下7傾斜力加載時(shí)的最大等效應(yīng)力均大于垂直力加載，見表2；各組右下5、右下7垂直力與傾斜力加載時(shí)等效應(yīng)力分布圖見圖3～圖6。在施加軸向及斜向45°的力時(shí)，應(yīng)力峰值均集中在種植體頸部，即種植體與基臺(tái)連接處，力值逐漸向根方變小，呈現(xiàn)一定規(guī)律性。在垂直力加載時(shí)，C組、D組的右下7最大等效應(yīng)力值小于A組、B組；右下5最大等效應(yīng)力值較為接近。傾斜力加載時(shí)，A、B、C組右下5最大等效應(yīng)力值接近，D組稍大于其他三組；A組與C組右下7最大等效應(yīng)力值接近，B組與D組接近；而同一模型中，右下5與右下7最大等效應(yīng)力值相差較大，且右下5大于右下7。

3 討論

相關(guān)研究顯示[7，8]，種植體失敗與長(zhǎng)度相關(guān)，種植體越小，失敗的風(fēng)險(xiǎn)越大。種植體較短會(huì)對(duì)牙槽骨產(chǎn)生更高的應(yīng)力和應(yīng)變，從而使種植體骨界面接觸面積減小，相應(yīng)均勻的應(yīng)力分布也較少[9]。但也有研究顯示[10]，與短種植體相比，增加種植體長(zhǎng)度可能有助于減少骨變形和最大應(yīng)力?；诖?，研究不同長(zhǎng)度種植體固定橋修復(fù)種植體的三維有限元受力情況具有重要的臨床意義[12]。

本研究結(jié)果顯示，在軸向及斜向45°力的加載作用下，種植體的最大等效應(yīng)力分布于種植體頸部。分析認(rèn)為，可能是因?yàn)榉N植體頸部是與皮質(zhì)骨接觸的部位，而皮質(zhì)骨的彈性模量又遠(yuǎn)大于松質(zhì)骨，所以較大的應(yīng)力均集中在該位置[13]。同時(shí)研究顯示，垂直力加載時(shí)，C組、D組右下7最大等效應(yīng)力值均小于A組、B組；右下5的最大等效應(yīng)力值接近；傾斜力加載時(shí)，A、B、C組的右下5最大等效應(yīng)力值接近，D組的稍大于其他三組；右下7的最大等效應(yīng)力值與A組、C組接近，B組與D組接近，該結(jié)論提示種植體的最大等效應(yīng)力與種植體長(zhǎng)度的增加無(wú)顯著的相關(guān)性，這可能與種植體直徑無(wú)相關(guān)性，即在種植固定橋修復(fù)中，種植體長(zhǎng)度的改變對(duì)種植體應(yīng)力大小的影響并不明顯[14]，該結(jié)論與張理生等[15]的報(bào)道相似。由于本研究中所產(chǎn)生的最大等效應(yīng)力值遠(yuǎn)小于鈦種植體的強(qiáng)度550 MPa，在安全范圍內(nèi)。而臨床上可能會(huì)遇到更大的加載力，因此以上結(jié)論具有一定的局限性，具體的受力情況還需要臨床進(jìn)一步探究證實(shí)。

綜上所述，種植固定橋修復(fù)中，種植體長(zhǎng)度的改變對(duì)種植體應(yīng)力值的變化影響不明顯。臨床上可根據(jù)避開重要解剖結(jié)構(gòu)需要、獲取較好的初期穩(wěn)定性等情況酌情選擇適合的種植體長(zhǎng)度。

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收稿日期：2024-4-30 編輯：周思雨