种植牙是采用人工种植体,植入颌骨获取固位支持的修复体。目前的临床应用证明根状和柱状种植体能取得良好长期的骨结合。国内外对种植体的研究主要集中在骨结合界面的研究、种植体生物力学的研究,还有种植体材料及表面工艺的研究。对于生物力学的研究主要集中在如何分散颌力减小应力集中引起的骨质病理性吸收。
有限元方法( Finite ElementMethod ,FEM) ,是从工程数学分析发展起来的求解连续介质力学问题的数值分析方法,它与电子计算机技术相结合,能够有效的对结构性能较为复杂的物体进行应力分析,其原理是将连续的弹性体分割成有限个力学单元,以其结合体来代替原弹性体,并逐个研究多个单元的性质,从而获得整个弹性体的性质。Clough 等于1960 年明确提出有限元方法的概念,并在1973年由美国密执安大学的Farah,将FEM引入了口腔医学研究。自1983年后,FEM在口腔生物力学,特别是口腔修复学应力分析研究中作为一种有效的数学工具得到了广泛的应用。近几年被引入到了种植修复体的应力分析当中。本文就三维有限元方法在口腔种植修复领域的应用作一综述。
有限元分析在口腔种植修复领域,主要涉及以下几个方面。
1 种植体—骨界面应力分析
包括载荷、种植体材料属性、几何形态、表面外形、直径、长度,以及颌骨质量等对界面应力的影响。研究的主要目的在于改善种植体的外形及材料性质从而使该界面在不同的载荷作用下获得更佳的应力分布状态。目前对颌骨受力的研究比较一致的结论是在垂直加载下,种植体颈部周围的骨皮质和根尖部的骨松质出现应力集中[1]。在斜向加载下,种植体的唇侧颈部骨皮质出现应力集中[2]。
关于长度对于骨界面的影响有两种结论,一种是认为影响不大,比如Meijer[3]和Sertgoz[1]165认为随着长度的增加,应力降低不明显,说明种植体长短对骨界面最大应力值影响不大,临床上进行口腔种植手术设计时无须过分强调种植体的长度选择[4]。另一种是张少峰认为骨界面应力与种植体长度呈负相关关系[5]。关于直径对种植体应力的影响,目前有两个结论。Matsushita[6]等采用二维有限元方法对种植体的直径进行了研究,发现在垂直加载和水平加载下,种植体颈部周围的骨皮质出现应力峰值,而且应力峰值都与种植体的直径成反比,但是种植体直径对于应力分布的总体规律影响不大,这与Mailath[7]研究的结果一致,因此建议临床上使用大直径的种植体从而降低种植体颈部周围的骨皮质应力峰值以及减小骨界面的应力峰值。但是张少锋采用三维有限元方法比较种植体长度对种植全口义齿的应力影响,发现骨界面应力与种植体直径关系不大[5]99。


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