种植义齿应力分布的影响因素分析

张 婷，张 鹰

（1.山西省晋中市卫生学校，山西 晋中030600； 2.山西省红十字口腔医院，山西 太原 030012）

随着材料学、制造工艺以及操作技术的不断发展，种植义齿修复越来越多地应用于临床，逐渐成为一种较为理想的修复缺失牙齿的方法。种植义齿要很好地行使功能就必须能够将牙合力传递到种植周围的组织，并避免应力的集中，因此在种植义齿的设计中应力的传递和分布是需要考虑的重点。种植体结构、种植部位和数目、义齿上部的设计和选择、患者颌骨等诸多因素都可以影响到种植体周围骨组织的应力分布和传导。本文针对上述问题对近年来国内外学者有关种植体周围骨组织应力的分布和传导做一简要概述，希望可以为临床实践提供理论帮助。

种植义齿由牙种植体及其支持的上部结构组成，成功的种植义齿具有良好的支持、固位和稳定功能。但是由于每个患者的牙槽骨条件、缺失牙部位和数目、余留牙情况、修复要求等各不相同，如何选择适应症、选择合适类型的种植体以及如何进行设计对整个修复过程来说就极为重要了。

种植体在口腔中行使功能时要受到不同大小和方向的力的作用。天然牙的应力分布依赖于牙周韧带所引起的牙体的微动度。种植体-骨界面形成骨整合后的种植体不能通过微动度传递分散应力，大部分的应力分布集中于种植体进入颌骨部位的牙槽嵴顶部，应力在夹舌侧大于邻面［1］。骨表面的垂直压力集中于顶部区域，横向受力增加了顶部应力的分布。由于种植体支持的义齿要很好地行使功能就必须能够将牙合力传递到周围的组织，并避免应力的集中，因此在种植义齿的设计中应力的传递和分布是需要考虑的重点，可以通过采用一定的合理适当的手段来尽量减少这些应力集中，优化设计方案，提高义齿的成功率。针对上述问题，以下将对近年来国内外学者关于种植体周围骨组织的应力分布的研究作一概述。

1 种植体结构对于应力的影响

种植体的三维结构及其表面结构对种植体的应力分布有一定的影响［2］。种植体可以是空心的，也可以是实心的，有圆柱状、圆锥状等不同形态结构。牙种植体根据表面的形态结构可以分为圆柱状种植体、叶状种植体、螺旋状种植体等。有的表面有螺纹，有的表面无螺纹，此外有的还在表面增加了各种形状的穿孔、凹槽等结构来增强或替代螺纹。增加种植体的表面积可以减少应力，增加种植体表面积的方法除了上述的增加表面螺纹外，还可以通过增加种植体的数目、种植体的深度及大小来实现。马轩祥等学者研究了种植体的长度、直径、数目对支持组织应力分布的影响，得出以2、4、6颗种植体为基牙的覆盖种植义齿中，牙槽骨的受力及骨界面的应力值随着种植体数目的增加而减少，两者呈负相关关系。为缓减牙槽骨的吸收，防止种植体松脱，在条件允许的情况下，应尽可能多地选用种植基牙。使用了磨牙区种植使牙槽骨受力及骨界面应力明显减少，使义齿的力学分布更合理［3］。种植体长度的变化对种植体周围骨界面及牙槽骨应力的大小有较大的影响。因此在可能的情况下应优先选择在正常范围内的较长的种植体，以降低骨组织应力。临床中常用的几种直径的钛螺旋种植体中，直径的变化对种植体周围骨界面及牙槽骨应力的影响不大［4］。但是关于这一点尚存在争议。有实验表明，种植体所受到的载荷不仅被传递分布于种植体相邻的皮质骨，而且还分布于相距种植体较远的骨上。而在相同的载荷下，大直径的种植体比较有利于这种应力的传递［5］。经过有限元分析，成直角的半径较小的螺纹被认为是最有利于应力分布的螺纹形态，螺纹的宽度和深度分别为0.5P和0.6P（P为螺纹的斜度）是最理想的，随着螺纹斜度和种植体长度的增加，最大应力相应降低［6］。

Merz等人利用三维有限元分析方法分析了8°锥形的种植体基台连接方式和膨大关节状的连接方式在植入口腔后的应力传导机制，并与机械实验的观察结果相比较，认为8°圆锥的种植基台连接方式更为优越，从理论上解释了该种类型的种植体在临床上具有较长期稳定性的原因［7］。还有学者建立了下颌种植覆盖义齿的三维有限元分析模型，分析了冲击载荷下骨外段种植基桩的高度不同对下颌种植覆盖义齿应力分布的影响，发现随着种植基桩的高度降低，种植体内及种植体软组织界面应力分布更为均匀［8］。

2 颌骨的条件对应力分布的影响

种植体植入后，上下颌骨的应力分布模式是不相同的。在牙合力作用下，种植体周围的上颌骨的顶部没有应力集中，应力集中主要分布在上颌骨的颊侧1/3骨上；当水平载荷加于种植义齿上时，应力主要分布于相邻的骨组织，在颊侧骨上也会存在明显的应力集中［9］。但是上颌骨的颊侧骨质较疏松，这就增加了颊侧骨面开窗或裂开从而暴露种植体、支持力下降等导致种植失败的潜在可能性。因此尽量保存颊侧支持骨量有利于种植体的植入和固定。在垂直分散载荷下，下颌骨的应力集中分布于种植体颈部颊舌侧骨皮质内，以压应力为主，应力值较小。Hedia研究了将颌骨的松质骨全部去除或是保留部分松质骨包绕在种植体周围对应力分布的影响。结果发现，去除松质骨后最大的应力分布在包绕于种植体颈部的皮质骨，而未完全去除松质骨的颌骨的最大应力分布于包绕种植体末端的皮质骨。结果表明，去除松质骨后种植体周围骨的应力集中现象降低了30%，未完全去除松质骨的应力集中在皮质骨降低了16%，在松质骨降低了15%。这种应力集中的减小有利于控制骨吸收引起的修复失败［10］。

3 种植体植入部位及倾斜角度对应力的影响

有学者分别将种植体置于上颌骨复合体的前、中、后3个部位，并加载垂直和水平两种方向的负荷。结果发现种植体加载后，上颌骨复合体各部位应力均较加载部位和种植体内的应力；前、中、后3个种植体比较，种植体和上颌骨复合体的应力分布情况是后牙大于尖牙大于前牙。说明上颌骨复合体具有良好的受力分散作用，使种植具有生物力学可行性，并对临床上种植钉的排布提供了一定依据［11］。

丁熙等人建立了下颌骨三维有限模型，在第一磨牙区分别垂直及向舌侧倾斜 10°、20°、30°植入种植体。模拟咀嚼加载，分析了不同倾斜种植体对骨界面应力的影响。垂直种植时种植体骨界面综合应力集中于颈部皮质；而种植体中骨松质应力极小，底部又有所增大。随着倾斜角度的增大，种植体骨界面综合应力不断的增大。当倾斜10°及20°种植时，界面综合应力略有增加，与垂直种植时比较无明显性差异。当倾斜30°种植时，综合应力急剧增加，与垂直种植及倾斜10°及20°种植时比较均有显著性差异。倾斜30°种植时，界面应力峰值-30.94 MPa远远大于垂直种植时的-12.32 MPa，由于牙槽骨受压会发生骨吸收，故可以认为倾斜30°种植时易发生骨吸收致种植体松动失败［12］。

4 种植体上部修复体类型及负荷对应力分布的影响

Korioth等人建立了一套理想化简单化的三维有限元计算机分析模型，比较了不同构型及不同材料的上部结构对种植义齿应力分布的影响。结果证明不同形态的上部结构对种植体的应力分布有很显著的影响。低弹性模量的材料制作而成的上部结构不仅总体上增加了种植体基台的应力，而且减弱了前牙种植体的拉伸强度。改变种植体上部结构牙冠的位置和牙尖斜度可以限制种植体的过度载荷。牙尖斜度越大，所需要的载荷以及种植体周围支持骨产生的应变越大，较小的牙尖斜度对种植义齿的骨界面应力变化小［13］。

有学者分析比较了不同类型种植覆盖义齿的应力，结果表明种植覆盖义齿中，种植体的应力峰值均出现于种植体颈部，杆固位覆盖义齿中由于杆的使用将各种植体连为一个整体，载荷可以均匀分布于各种植体上，从而降低了单个种植体的负荷，所以使用杆附着比独立附着种植体本身的应力小。改良杆卡式由于种植体分布不均匀，种植体集中于两侧牙弓中段，距加载点较近，因此它比传统杆卡式种植覆盖义齿的种植体应力峰值大。并且中间两种肢体由于距加载点远，其所受应力比侧方种植体小［14］。

5 种植体-骨界面结合部位及结合率对应力分布的影响

种植体-骨界面结合问题一直是种植领域研究的焦点，对于种植义齿的成功至关重要。Huja等人通过三个各向异性的有限元模型的分析从理论上证实界面的结合可以明显降低主要应变，提示种植体与骨的良好结合是保持稳定性的重要因素。单根螺纹形种植体在50%的骨集合率下［15］。七种接触方式和部位（局部交替、冠部、底部、颊侧和舌侧、近远中侧）骨界面应力分布状况及种植体位移不同。冠部结合状态下，骨界面平均应力水平低，分布最均匀，骨界面最大应力值最小，应力集中程度最低，因此种植体植入过程中保护种植体周围的密质骨对于种植成败非常重要。上述研究基本都是在实验模型上进行的理论分析，尚存在很多可行性需要进行评估，具体的效果还要通过临床来加以检验［16］。这也将是今后研究的重点。

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