骨质对右上第一磨牙种植修复体咬合调整影响的有限元分析

陈佳文; 罗思阳; 刘印; 陈光能; 左瑀雯; 贺酰钰; 马敏先

doi:10.12307/2024.299

摘要：背景:骨组织改建与应力加载密切相关,目前就骨质与种植修复体咬合调整关系的研究或指南较少,并且缺乏科学的证据. 目的:通过有限元方法探究不同种植修复体咬合间隙在Ⅰ-Ⅳ类骨质条件下时对种植体-骨界面应力分布、应力峰值、位移的影响. 方法:通过光学扫描仪扫描等比例牙齿模型后,使用Solidworks 2022构建等比例右上第一磨牙Straumann 4.8×8 mm BL RC种植体及其相关部件模型,再利用Mimics、Geomagic、Solidworks软件,依据文献ZARB和LEKHOLM提出的骨质分类、NORTON和TRISI骨质密度分类,建立Ⅰ-Ⅳ类骨质的上下颌骨模型.以0,20,40,60,80,100 μm为修复体咬合间隙完成模型的装配,并且额外构建一组未进行密度比设置的均质模型作为对比.将上述模型导入Hypermesh进行网格划分后,进行有限元分析的材料赋值、边界约束以及参数设定,最后以250 N为加载力模拟上下颌受力情况,分析比较各组模型中种植体-骨界面的应力分布、应力峰值和位移情况. 结果与结论:①相同荷载条件下,种植修复体应力随咬合接触点均匀分布,当咬合间隙达80 μm和100 μm时,Ⅰ类骨质和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类骨质下的种植牙冠分别出现应力中断现象.②种植体-骨界面的位移主要集中在种植体周围的皮质骨区并沿种植体长轴向下传导至底部的松质骨区域.随着Ⅰ-Ⅳ类颌骨骨质的减弱,各组模型皮质骨区产生的位移、Von Mises应力均呈现增加趋势,且均较松质骨区大.而松质骨区Von Mises应力除自Ⅱ类骨起则呈下降趋势外,其余均与皮质骨区相类似,但当咬合间隙增大时,皮质骨及松质骨区产生的应力及位移峰值则呈现逐渐减小趋势.③在咬合间隙为0-40 μm的Ⅱ-Ⅳ类骨质条件下以及60 μm的Ⅳ类骨质条件时,种植体-骨组织界面应力均介于20-60 MPa之间,其余各组应力均＜20 MPa.④种植体Von Mises应力主要集中于种植体颈部,在咬合间隙为20 μm的Ⅱ-Ⅳ类骨质条件下,种植体应力峰值均大于咬合间隙为0 μm、Ⅰ类骨质条件下的144.10 MPa.⑤在不同弹性模量的均质模型中,其应力及位移分布较非均质模型更加均匀.⑥结论:实验结果从生物力学的角度证明种植义齿修复的咬合调整应该将牙槽骨骨质纳入考虑因素,临床工作中咬合间隙应随着颌骨密度的下降而增加,单颗种植牙与对颌天然牙的咬合间隙在20-40 μm是一个相对合适的咬合调整方案.但由于有限元分析法的特殊性,还有待结合临床进行进一步的深入研究.