口腔正畸微植体支抗技术生物力学的临床研究

黄永坚

【摘要】目的 探究口腔正畸微植体支抗技术的临床疗效并对其进行生物力学研究。方法 选择我院于2010年6月-2011年6月期间收治的64例接受口腔正畸的患者，按照随机的原则平均分为两组，其中实验组32例，采用微植体支抗技术治疗；对照组32例，采用传统的口外弓加强支抗，同时口内配合着使用横腭杆。比较两组患者治疗后的效果。然后建立微植体——骨界面的三维实体模型，进行三维有限元分析 结果实验组的上中切牙倾角差（26.79±5.21）和上中切牙凸距差（4.13±1.47）显著大于对照组的（12.49±3.65）和（2.71±1.04），而实验组的的磨牙位移（3.38±0.21）显著低于对照组的（5.92±0.45），且P<0.05，差异具有统计学意义；种植体Von-Mises应力主要集中在界面的颈部，并且在皮质层内大幅度衰减；且随着倾斜角度增大，种植体的Von-Mises峰值呈现出明显的递减趋势。结论微植体支抗技术具有操作简单、稳定可靠等优点；增加植入角度，可以提高种植体的承载能力

【关键词】口腔正畸；微植体；生物力学

【中图分类号】R783.5【文献标识码】A【文章编号】1004-4949（2013）07-43-02

传统上治疗错颌畸形多采用口外弓、腭杠、舌弓、Nance弓等方法来增加支抗，都存在稳定性方便性等问题，效果不理想。而操作简便、效果稳定且创伤较小的微植体支抗技术近年来发展较快，受到了广泛的关注[1]。本文就是通过回顾性分析我院于2010年6月-2011年6月期间收治的64例患者的临床资料，探讨采用正微植体支抗技术进行口腔正畸的临床效果，并进行生物力学分析。

1资料与方法

1.1一般资料：

选取我院于2010年6月-2011年6月期间收治的64例接受口腔正畸的患者，按照随机的原则平均分为两组，其中实验组32例，男19例，女13例，年龄12-25岁，平均（19.8±3.2）岁；对照组32例，男18例，女14例，年龄13-26岁，平均（20.1±2.8）岁。两组患者在性别、年龄、发病类型以及临床表现方面差异无统计学意义，P>0.05，具有可比性。

1.2 治疗方法

1.2.1 对照组治疗方法：

采用传统的口外弓加强支抗，同时口内配合着使用横腭杆，口外弓牵引力量为200-200g/侧，保证患者每天戴用8-12h。

1.2.2实验组治疗方法：

实验组患者均采用微植体支抗技术治疗，在微型种植体植入时，首先通过铜丝将需要植入微植体的牙分开，然后对植入部位进行标记，并对牙根的形态、位置以及相邻的组织进行检查，拍摄全景片和根尖片；如果要植入种植体，则对要植入部位覆盖的牙槽粘膜，作纵行切口3-5mm；然后在膜龈结合部或者是偏向于牙根方向2-3mm处植入，注意其角度应该与骨面垂直，并略微倾斜一些；最后对根尖拍摄照片，从而确认微型种植体与牙根的关系。患者术后通过口服抗生素来预防感染，并交代两组患者注意保持口腔清洁。

1.3生物力学的三维有限元分析： 采用的微植体均为刃状螺纹圆柱形纯钛螺钉，规格是：外径2mm，内径1.6mm，长度为9mm，螺纹顶角60°，深度为0.2mm，而螺距为0.3mm。同时设定微植体植入牙槽骨后，仍保证骨外余留3mm。根据上述种植体的尺寸及其几何形态，使用有限元分析软件ANSYS6.01对其进行建模，并使用其中自适应网络划分功能对模型进行网格划分，其精度取默认值6，同时在处理单元时，选用三椎体十节点的建模方式以增强器精确性。

试验假设条件如下：首先，所有材料受力后变性均为小变性；其次，种植体与颊侧牙槽骨板间所成锐角，分为30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°等7组；最后，模型中涉及的材料和组织均为连续均质且各向同性的线弹性材料。

在距离种植体顶端0.5mm处对种植体施加的水平作用力为200g。在数据采集时，要通过种植体中心进行纵剖以获得有限元模型。同时，在压力侧骨界面上，顺着种植体的长轴的方向，从其颈部开始，每隔0.3mm采集一个位移值及Von-Mises值。然后，利用采集的数据构建植入深度与位移关系以及Von-Mises的折线图。

1.4观察指标： 观察并比较两组患者的上中切牙凸距差、倾角差以及磨牙位移等指标。同时观察微植体在200g水平载荷下的应力及位移分布情况。

1.5统计学方法： 采用SPSS13.0统计软件进行统计分析，采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者治疗效果比较：经过10个月的治疗，发现实验组的上中切牙倾角差（26.79±5.21）和上中切牙凸距差（4.13±1.47）显著大于对照组的（12.49±3.65）和（2.71±1.04），而实验组的的磨牙位移（3.38±0.21）显著低于对照组的（5.92±0.45），且P<0.05，差异具有统计学意义，详见表1.

2.2实验组生物力学分析：

实验组的微植体在200g水平载荷力，90°倾斜角下的应力和位移情况如图1、2所示。可见，种植体Von-Mises应力主要集中在界面的颈部，并且在皮质层内大幅度衰减；且随着倾斜角度增大，种植体的Von-Mises峰值呈现出明显的递减趋势。而种植体的位移无论植入角度如何变化，均较小，但是在颈部及根尖区有较大的位移，而且在颈部的位移大于根尖区的位移，且两者方向相反，呈现出明显的规律性。

3 讨论

3.1口腔正畸微植体支抗技术的临床效果：

近年来，随着生活和饮食方式的改变，口腔疾病发生率逐渐升高，有文献显示错颌畸形与龋齿、牙周病等口腔三大疾病的患病率已经高达50%[2]。传统上，口腔正畸采用舌弓、口外弓、口内组牙以及横腭杆等装置，但效果并不明显。患者进行口腔正畸的目的，就是讲需要矫正的错位牙按照指定需要的方向和距离进行移动，这就要求支抗牙尽量不发生任何移位[3]。近年来，微植体支抗技术以其稳定可靠性、操作简单性等优点逐渐受到了广泛的关注，成为口腔正畸的新兴研究热点。该技术与以往治疗方法最大不同就在于其种植体不依赖于与骨结合进行固位，而是依靠种植体与骨组织之间的机械嵌合力进行固位。

微植体支抗可以最大限度利用拔牙间隙内收前牙，从而改善面型及磨牙的关系，进而获得理想的支抗控制效果；同时将口外支抗转化成了口内支抗，避免牙齿出现负向移动的同时，加强了支抗，进而解决了磨牙下垂和前颌骨发育不足的正畸难题[4]。本研究显示，采用微植体支抗技术的实验组比采用传统方法的对照组，在显著提高上中切牙倾角差和上中切牙凸距差的同时，显著降低了磨牙位移，效果显著。

3.2 微植体支抗技术生物力学研究：

由于微植体提供强支抗的前提是保持稳定，因此其稳定性在临床正畸中成为医师们普遍关心的问题，虽然微植体有较高的初始稳定性，但仍有报道显示器有7%-15%的失败率。总之，微植体支抗的成功与否不仅与微植体型号选择和手术设计有关，而且与“微植体——骨界面”状态有较大密切的关系，因此有必要采用三维有限元法对微植体进行生物力学分析。

本研究显示，种植体的植入角度、正畸力的加载以及种植体的外形都可能影响微植体的支抗稳定性。

在植入角度方面，由于应力从种植体传导至骨界面时骨皮质会承受较大的应力，所以随着植入角度减小，种植体与骨皮质的接触面积势必增大，那么种植体的稳定性就得到了增强；但是，随着种植体倾斜角度减小，种植体上的水平力矩会随之增大，导致种植体——骨界面承受的应力增加。这两种立综合影响种植体的稳定性。本研究结果显示，随着倾斜角度增加，种植体的Von-Mises峰值递减，表明正畸力力矩发生了改变，这对种植体——骨界面的应力分布起重要作用。

种植体的位移不能超过一定的生理限度，否则就可能造成骨小梁微骨折，进而导致界面骨组织的吸收和坏死，最终使得植入体发生松动而失败。本研究发现，不管植入角度如何变化，200g水平力的作用下种植体的位移均较小，因此能够 保持其稳定性。同时种植体在颈部及根尖区有相对较大的位移，而且在颈部的位移大于根尖区的位移，且两者方向相反，呈现出明显的规律性。

参考文献

[1]邓洪春.微型种植体支抗在空腔正畸治疗中的应用探讨[J].北方药学，2012，9（2）：98-99；

[2]宋元玲，张惠芳，任辉等.微型种植体支抗稳定性的临床研究[J].临床口腔医学杂志，2010（7），26（7）：423-425；

[3]邓峰.口腔正畸微植体支抗技术的生物力学研究.四川大学博士学位论文，2006（10）；

[4]姚远.微型种植体支抗在口腔正畸中的应用[J].海南医学院学报，2011，17（11）：1544-1546；