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上頜竇種植體周圍骨組織的有限元分析

發布于:2023-09-02 19:19
有限元分析

      口腔種植技術因其較好的舒適度、美觀效果、對鄰牙的無損傷性及較高的成功率等優勢,已成為于牙列缺損或缺失患者治療的首選方案。但上頜后牙區因上頜竇的存在,特別是缺失牙時間較長者,上頜后牙受植區常會出現垂直骨高度不足情況。對上頜后牙區垂直骨高度不足10mm者,臨床可采用上頜竇提升術改善剩余骨量,為上頜后牙區開展種植修復提供了可能。對垂直骨高度不足4mm者,常在上頜竇提升術后使用植入物以提高骨高度,延期植入種植體,可獲得較滿意療效。但當垂直骨高度為5~8mm時,對于上頜竇提升后是否植入植入物仍存在較大爭議。2014年12月~2015年5月,我們擬通過三維有限元分析模擬上頜后牙區上頜竇提升術后種植體植入的過程,分析種植體植入后骨—種植體界面的應力分布情況。
      DELLT1700臺式工作站;建模軟件:Creo2.0(美國PTC公司);有限元分析軟件:Ansysworkbench14.5(美國Ansys公司)種植體:CMI種植體(韓國NeoBiotech公司)。模型中的材料均設定為連續,各向同性,線彈性的材料,皮質骨、松質骨、植入物、鈦的楊氏模量分別為13.7、1.37、11、110GPa,泊松比分別為0.3、0.3、0.3、0.35。通過Creo2.0軟件繪制缺失右側第一磨牙的簡化頜骨模型,頜骨近遠中及頰舌向距離均為10mm,整體高度為14mm,上頜后牙區剩余垂直骨高度分別設置為10、7、5、3mm,Ⅲ類骨質,牙槽嵴側皮質骨厚度為1mm,竇底側皮質骨厚度為0.5mm。根據種植體參數(4.0mmx10.0mm)繪制縱行剖面圖,以剖面中心軸為對稱軸360°旋轉,生成無螺紋的實體模型后再添加螺紋,最后對部分細節進行優化,獲得與實體相似的種植體模型。對于骨高度為10mm的模型,直接將二者進行結合。對于骨高度為7、5、3mm的模型,模擬進行上頜竇提升后分別模擬使用植入物及不使用植入物,再將種植體模型與之進行結合,并統一生成stp格式的文件。
      約束模型近遠中面所有節點的自由度,為模擬植入物完全成骨種植體承擔咬合力的狀態,在種植體冠面中點施加與植體長軸呈30°角150N的力。將骨-種植體接觸關系設定為連接接觸,在AnsysWorkbench14.5中求解運算,并對結果進行后處理,輸出結果,分析骨-種植體接觸界面周圍的應力分布情況及最大等效應力(EQV)。種植體與骨界面EQV出現的位置均位于種植體頸緣。隨垂直高度的降低,骨-種植體界面的EQV呈上升趨勢。在上頜竇提升術同時無植入物情況下,垂直骨高度為10mm時,應力值僅為23.056MPa;當垂直骨高度吸收至7mm時,應力值僅小幅度上升;當垂直骨高度降至5mm時,則出現較大增幅,最大應力值出現在垂直高度為3mm時,應力值為55.853MPa。當在上頜竇提升同時使用植入物后,骨-種植體界EQV值均較未植入組明顯下降,且均小于垂直高度為10mm時的應力值。隨植入物用量的增加,應力值下降幅度相應增加。
      與以往研究結果相同,本實驗證實種植體頸緣是主要的應力集中區域,且與進行性邊緣骨吸收有密切關系。進行性邊緣骨吸收是種植體植入后常見并發癥,可使種植體穩定性降低,是導致種植失敗的主要原因。因此,降低種植體頸周應力分布有重要意義。上頜后牙區行種植修復的主要難點是垂直骨量不足,Koca等研究證明隨垂直骨高度降低,骨組織內應力增加,超過其耐受生理限度后,正常骨組織被破壞吸收,從而導致種植體松動。因此,上頜竇提升術被廣泛用于改善上頜后牙區垂直骨量不足情況。上頜后牙區垂直骨高度常作為臨床選擇上頜竇提升術式的重要評判標準:當垂直骨高度為10mm時,無需行上頜竇提升,可用標準種植體行常規植入;當垂直骨高度降至4mm以下時建議行上頜竇提升并同期置入植入物,延期行種植體植入。


                                                                                專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
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