生理性咬合對臨近微型種植體—骨界面應(yīng)力分布影響的三維有限元分析
發(fā)布時間:2020-10-27 19:50
目的:錯牙合畸形可以影響牙合頜面的發(fā)育、口腔功能等,甚至造成心理和精神障礙。支抗的控制是多數(shù)正畸病例治療成敗的關(guān)鍵,F(xiàn)有的各種加強支抗的方法不能滿足臨床使用要求。近年來出現(xiàn)的微型種植體為提高疑難病例的療效開拓了一個新的領(lǐng)域。但穩(wěn)定性不足是其主要缺點,據(jù)報道成功率為83-89%。種植體脫落大多發(fā)生在正畸加力前和加力過程中,多由于種植體植入手術(shù)不當(dāng)及種植體-骨界面不合適的應(yīng)力分布造成,嚴重影響了種植體在臨床中的普及應(yīng)用。 微型種植體主要植入在牙槽骨頰舌側(cè)牙根間的部位,由于牙根間距離有限和個人解剖結(jié)構(gòu)差異,對手術(shù)的準確性要求很高,常常發(fā)生種植體植入后距離臨近牙根很近或觸及牙根的情況。研究表明種植體植入后距離牙根過近時脫落率明顯增加。因此有必要明確微種植體植入后距牙根的安全距離。臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn),種植體植入后拍攝平行投照牙片懷疑距離鄰近牙根較近時,患者常有咬合痛的表現(xiàn),且咬合痛與種植體脫落有較高相關(guān)性。目前種植體植入后距離牙根過近時生理性咬合對種植體穩(wěn)定性的影響及牙齒的生理性咬合與種植體載荷的應(yīng)力分布是否產(chǎn)生聯(lián)合效應(yīng)未見報道。本研究擬用三維有限元方法建立微型種植體-牙-頜骨的模型,分析微型種植體植入后距離牙根過近時種植體周圍骨組織應(yīng)力改變,牙齒生理性咬合產(chǎn)生的動度對種植體穩(wěn)定性的影響,探討微型種植體植入后距臨近牙根的安全距離,為微植體支抗的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。 材料與方法: 1實驗設(shè)備 計算機:CPU:2.0;內(nèi)存:1G 軟件:Mimics10.1軟件(Materialise公司)、Pro/E4.0軟件、Geomagic Studio逆向工程軟件、ANSYS13.0軟件。 2建立微種植體-頜骨的三維實體模型 2.1上頜骨三維有限元模型的建立 采用螺旋CT對一牙齒排列整齊的健康志愿者進行掃描,CT圖像以DICOM格式存儲,在Mimics軟件中切除,進行局部光滑處理,設(shè)定牙周膜厚度0.25mm,建立含有上頜骨-牙-牙周膜的三維有限元模型。 2.2微種植體有限元模型的建立 參照國產(chǎn)純鈦、微型圓柱狀螺紋種植體的幾何形態(tài),設(shè)定骨內(nèi)段8mm,直徑為1.6mm,在Pro/E中建立種植體三維模型。 2.3裝配實體種植體頜骨三維模型 2.3.1植入位置和角度:模擬臨床情況,將微種植體植入在上頜骨的右側(cè)第二前磨牙和第一磨牙之間,距離牙槽嵴頂5mm處,植入方向為垂直于牙體長軸。 2.3.2根據(jù)微種植體距臨近牙根的距離,設(shè)計模型如下: Model1:微種植體植入后接觸牙根表面 Model2:微種植體植入后進入牙周膜 Model3:微種植體植入后接觸牙周膜表面 Model4:微種植體植入后距臨近牙周膜表面為1.0mm 3加載條件 3.1加載分兩種情況 Load A:牙齒載荷,微種植體不載荷 Load B:牙齒、微種植體同時載荷 3.2微型種植體加載 加載大。2N 加載方向:通過種植體植入點做一平行于咬合平面的直線,通過此直線做一垂直于地平面的平面,在此平面上沿與咬合平面成30度角的方向載荷(模擬內(nèi)收上前牙時的正畸力)。 3.3牙齒加載 加載大。300N 加載方向:在牙齒牙合面上,平行于牙長軸加載。 3.4計算工況 所建模型共有8種工況:Model1-A,Model1-B,Model2-A,Model2-B,Model3-A,Model3-B,Model4-A,Model4-B。 4計算并分析各模型種植體-骨界面的應(yīng)力分布、應(yīng)變規(guī)律。 結(jié)果: 1成功建立了微種植體-頜骨的三維有限元模型,所建模型具有良好的幾何相似性和生物力學(xué)相似性,能滿足生物力學(xué)運算的要求。 2牙齒加載時種植體-骨界面的應(yīng)力分布 2.1種植體植入后觸及牙根時(Model1),接觸牙根部位(約3mm范圍)的種植體-骨界面Von-Mises應(yīng)力峰值較其他模型明顯增高,其余部分受力很;Model2,3,4種植體-骨界面受力很小,且變化不明顯,見Fig.1。 2.2種植體植入后觸及牙根時(Model1),骨界面應(yīng)力峰值明顯高于其他模型。各模型種植體-骨界面Von-Mises應(yīng)力峰值分別為33.86MPa,1.67MPa,1.38MPa,1.09MPa。見Fig.1。 2.3種植體頸部骨界面位移值較低,體部及根部趨于上升,但種植體植入后觸及牙根時(Model1),接觸牙根部位的種植體-骨界面Von-Mises位移在一定范圍內(nèi)有一定程度的增高,見Fig.2。 2.4隨著種植體距離牙根越遠,位移峰值越小。各模型種植體位移峰值分別為0.88μm,0.86μm,0.76μm,0.61μm。 3牙齒和種植體均加載時種植體-骨界面的應(yīng)力分布 3.1各模型的Von-Mises應(yīng)力主要分布在種植體頸部皮質(zhì)骨2mm范圍內(nèi),Model1的應(yīng)力峰值明顯高于其他模型,Model2,3,4差別不太大。其中Model2,3,4松質(zhì)骨內(nèi)應(yīng)力很小,且變化不大。而Model1除了在種植體頸部骨界面內(nèi)有一個明顯高的應(yīng)力峰值外,在種植體觸及牙根的部位出現(xiàn)第二個應(yīng)力高峰,范圍約2mm,向種植體根端方向逐漸減小,且松質(zhì)骨內(nèi)應(yīng)力值相應(yīng)高于Model2,3,4應(yīng)力值。見Fig.3。 3.2種植體距離牙根越近,應(yīng)力峰值越大。各模型種植體-骨界面的Von-Mises應(yīng)力峰值分別為46.12MPa,8.79MPa,12.25MPa,7.63MPa。 3.3種植體植入后觸及牙根時,牙齒加載與種植體加載對種植體-骨界面應(yīng)力值有疊加效應(yīng),見Fig.3。 3.4種植體距離牙根越近,位移峰值受到的影響越大(位移峰值降低)。各模型種植體-骨界面的Von-Mises位移峰值分別為1.02μm,1.57μm,1.96μm,2.21μm。見Fig.4。 結(jié)論: 1種植體植入后觸及鄰近牙根時,牙齒的生理性咬合可以造成種植體-骨界面應(yīng)力明顯集中,影響種植體的穩(wěn)定性。 2種植體植入后觸及鄰近牙根時,牙齒的生理性咬合與微型種植體載荷在種植體-骨界面可以產(chǎn)生應(yīng)力的疊加效應(yīng),不利于種植體的穩(wěn)定性。 3種植體植入后距離牙根越遠,受到牙齒生理性咬合的影響越小。本實驗結(jié)果建議種植體植入后距離鄰近牙根在1mm以外。
【學(xué)位單位】:河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2012
【中圖分類】:R783
【文章目錄】:
中文摘要
英文摘要
前言
材料與方法
結(jié)果
附圖
附表
討論
結(jié)論
參考文獻
綜述 影響種植釘穩(wěn)定性的相關(guān)因素
參考文獻
致謝
個人簡歷
【參考文獻】
本文編號:2858974
【學(xué)位單位】:河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2012
【中圖分類】:R783
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英文摘要
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材料與方法
結(jié)果
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綜述 影響種植釘穩(wěn)定性的相關(guān)因素
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1 鄧鋒;張磊;張翼;宋錦璘;樊瑜波;;微植體支抗-骨界面的生物力學(xué)研究及微植體頸部優(yōu)化設(shè)計探討[J];四川大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);2007年04期
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