口腔种植牙生物力学研究进展

 

　　人工种植牙生物力学是种植牙成功不可忽视的一个重要方面。过大或过小的应力均可引起牙周骨组织的吸收或萎缩，从而导致人工种植牙的失败。笔者通过种植体材料，种植体的形态结构，种植体长度及直径，种植体与上部结构的连接方式等因素对应力分布的影响，把近年来人工种檀牙生物力学研究进行综速。

 

　　 种植义齿是口腔科领域中发展*快，*令人兴奋的一个分支，已成为与高速涡轮牙机、全景x线机、高分子粘固材料并列的20世纪牙科发展的四项重大突破之一。一个成功的人工种植体应该和骨组织直接结合，形成良好的生物力学相容性，将咀嚼压力均匀分布到周围骨组织，应力过大或过小，都无益于种植牙周骨组织的重建，都将导致种植牙的失败。

 

    　l、应力分布研究方法的发展

 

    　在20世纪70年代以前，生物力学研究和应力分布的检测多采用电测法和光弹法。电测法是实验应力分析方法中*基本的方法之一，它的灵敏度与度较高，可用于现场测定，用于各种复杂环境下测量多种力学参数，但电测法只能逐点测量物件表面的应变，且仅能获得应变片所在位置的应变平均值，不能直观得出构件应力分布的全貌，在环境条件恶劣时误差较大。

 

    　光弹应力分析法具有直观性和全场性的优点，可用于分析各种形状的复杂构件和表面应力，也是口腔生物力学常采用的研究方法，但光弹法不能把材料力学和弹性理论联系起来，如不能计算出模型内任意处的应力值和位移植。自从1973年Theresher和Farah几乎同时将有限元法(finite el-ement method，rEM)应用于口腔医学领域，FEM已成为一种有效的数学工具，在口腔生物力学研究中得到广泛应用障。FEM具有以下优点：可以准确地表达复杂的几何形状；可以在同一模型上对不同性质的材料进行力学分析；可以进行复杂载荷条件下的应力分析；模型的转换较为简便；对应力的内部状态及其他力学性能定量测定的代表性好，同时FEM在应用中自身也不断得到完善，其中从二维到三维是FEM发展的一个飞跃。应用二维FEM分析多孔圆柱种植体界面的应力分布，将FEM引入了口腔种植领域，有关种植义齿生物力学的研究进入了一个新的阶段。

 

   　 2、种植体材料对应力分布的影响

 

   　 人工牙种植体的研究和应用已有30多年的历史，但迄今为止，应用历史*长、也*广泛的是钛质种植体。金属钛具有良好的生物相容性，与骨组织形成紧密、牢固的结合，而且其弹性模量与骨很接近，与骨结合所形成的界面是动态的，在适当的负荷的刺激下，种植体与骨的接触程度在1年后会从53％增加到74％，所以说钛是一种理想的种植材料。

 

    　用三维FEM研究了Screw-vent骨内种植体及支持组织应力分布情况，这种商业纯钛种植体*大应力区是在种植体的颈部，这些应力比商业纯钛的疲劳*限(259．90 MPa)低18倍p J，骨内*大压力值(19．57MPa)是在颈部的舌侧区，而且Screw-vent植体近远中应力(*大为0．38 MPa)比种植体颊、舌侧低很多。这一点和以前的放射照片对比研究骨吸引发生在种植体的近远中有所不同。

 

    　为了更快的形成骨整合，有学者还从种植体的表面涂层人手，特别是有关羟基磷灰石喷涂的研究*多H1，从生化角度上看，对这种种植牙长期成功是有益的，但从生物力学角度是否有明显的改善并不清楚。Meijer等"1使用柔韧高分子生物材料(polyactiv，PL)即聚丁烯对二苯酸万方数据盐聚合物和硬性羟基磷灰石穿龈种植体进行动物实验研究，从组织学上和临床方面作一比较，PL设有三种(一种是密集型，其余两种是多孔型)6个月加载，PL和羟基磷灰石穿龈种植体周围骨组织在第6周有骨吸收，第12周可见重建，18周后恢复到原来的水平。该研究结果显示，柔韧种植材料更有利于应力向周围骨组织传导。临床方面聚丁烯对二苯酸盐聚合物和陶瓷、生物玻璃、钛和其他材料相比较，结果聚丁烯对二苯酸盐聚合物：是一种柔韧材料，能降低穿龈种植体颈部应力峰值，密集型PL功能合适，运动性能与天然牙相近似，表现出*好的临床功能，也能减少种植体周围应力峰值。

 

    　3、种植体形态结构对应力分布的影响

 

    　成功的种植体不仅取决于种植体材料的生物学性质及手术技术，种植体的表面形态也十分重要。所以新近出现的或改良的种植体系列*少看到过去传统的锚状或翼状形态。即粗糙的种植体表面更利于新骨生长。圆柱形种植体比圆锥形种植体更可取，因为它降低了应力的骨皮质上的峰值。

 

    　用gEM对2种硬性种植体设计进行研究。结果显示，中空螺旋种植体在顶点区域产生高和应力集中，而实心螺旋种植体应力的分散转移优于中空螺旋种植体。1996年黄辉等。列对螺纹顶角角度对柱状螺旋根管内种植体应力分布进行了研究，结果表明，螺纹顶角角度的改变，可以导致种植体在支持组织的应力分布水平的变化，螺纹顶角为600体设计、应用提供理论依据。

 

    　4、种植体的长度和直径对应力分布的影响

 

   　 对于种植体长度和直径与种植体周围骨面应力反应的关系，目前观点不一。用FEM对不同直径的种植体进行生物力学研究，结果发现大直径种植体产生有利的应力分布效果归j。通过动物试验证明，种植体从骨中拉出力与其长度关系*大，而与其直径关系不大。

 

   　 研究者发现骨界面应力主要集中于种植体颈部的牙槽嵴顶而非整个种植体周围，并据此推论使用短种植体可能对骨界面应力集中值影响不大。他用工程统计学方法，分析了轴向力和水平力作用下种植体力的传导，结果发现，在轴向力作用下，长度为10 mlu，直径为4 rain的种植体，能传导平均*大咬合力，支持骨受到张力在正常生理限度内。在水平力作用下长度12 inin时，再增加长度对力的传导无统计学意义。

 

    　使用短种植体以其周围的应力无太大影响。临床应用二维有限方法，对3、4、5 inm三种不同直径的螺旋形种植体进行对比分析，结果表明：螺旋形种植体直径增加，对骨界面的总体应力分布规律影响不大，但随着直径的增加，·1551·对骨界面应力降低，种植体与骨界面的相对位移运动也相应减小，有利于骨界面的应力分布。张少锋等[121用FEM研究了种植体长度和直径对种植全口义齿应力的影响，得出结论：种植体周围骨界面应力的大小与种植体长度密切相关，呈负相关关系。种植体直径在临床常用范围内变化时，仅引起自身应力及种植的改变，而对种植全口义齿的其他结构和组织应力状况影响不大。

 

    　口腔种植牙，是一门年轻的学科，也是一个发展迅速学科，它无论是从功能上还是从美学及心理方面都给人们带来了希望和振奋。但仍有许多问题等待解决，如骨界面的应力分布状况，应力作用所引起的组织效应，种植材料的进一步筛选，表面涂层种植体的进一步研制等等。除基础研究外，临床研究是另一个重要领域，它与基础研究互相促进，相辅相成。

 

    　种植牙的临床研究内容也相当丰富，如种植适应证的选择、手术方法，种植系列设备及器械的改进，种植放射学的研究，种植修复体的改进，种植后牙周的保健，种植患者的随访检查，种植后的功能及心理变化都有待于进一步研究。综上所述，种植牙生物力学研究是随着种植学的发展而发展，由于开展的时间不长，对其研究并非很深入，还有待进一步深入研究。 

  

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