种植全口义齿的三维有限元分析——上部连接设计对应力的影响

关键词：全口义齿；牙植入体；连接结构；有限元分析

　　〔摘要〕　目的：分析选用不同上部连接设计时种植全口义齿及其支持组织的应力状况以指导临床设计。方法：用三维有限元法研究螺丝固定结构与球帽附着结构对种植体全口义齿应力状况的影响。结果：采用螺丝固定结构较采用球帽附着结构者，义齿的种植体骨界面应力高出61%，基托应力高出218%，种植体本身应力及人造牙列应力变化不大。结论：球帽附着结构较螺丝固定结构能显著降低种植体骨界面应力和义齿基托应力，利于义齿坚固耐用和支持组织健康。

　　种植全口义齿上部连接结构的设计选择是临床非常关心的问题。因为它关系到义齿能否坚固耐用、长期良好地行使功能，以及支持组织的健康。本文采用三维有限元方法，对种植全口义齿选用不同上部连接设计时的应力状况进行对比分析，以期为临床工作提供参考。

　　1　材料和方法

　　采用作者［1］ 所建立的下颌骨及其上的种植全口义齿三维有限元基本模型， 将4 个直径4 mm、长14.5 mm的钛种植体均匀分布于双侧颏孔之间的牙槽骨中，即种植于之间。

　　从临床实际来看，种植全口固定义齿与种植全口覆盖义齿在结构设计上的主要不同在于义齿与种植体之间的连接方式不同。种植全口固定义齿是通过固定螺丝完全固定于种植体基牙上，不释放任何扭矩，而种植全口覆盖义齿是通过球帽结构、杆卡结构等一定的上部缓冲结构形式附着于种植体基牙上，能释放一定的扭矩。

　　本实验选择两种连接设计进行比较，即设定种植全口固定义齿的上部连接为螺丝固定，不释放任何力矩；种植全口覆盖义齿的上部连接为具有典型意义的球帽结构，完全释放力矩。

　　为统一实验条件，使模型间具有可比性，本实验设定所使用种植体为粗细均匀、直径4 mm，义齿基托中不使用铸造支架。 有关种植体颈狭部直径和义齿基托中铸造支架对应力的影响，在另实验探讨。

　　本实验将各种组织和材料视为连续、均匀、各向同性和线弹性材料，其弹性常数见表1［2］。

表1　材料的弹性模量和泊松比

　2　结　果

　　2.1　观察指标的选择

　　基托和牙列中的综合应力反映了两者的强度要求，并且综合应力的应力集中情况与最大拉应力和最大压应力的应力集中情况相一致，因此本文将综合应力作为分析基托和牙列应力状况的观察指标。

　　金属钛的拉、压强度基本相同，因此将以种植体所受到的拉、压应力的最大绝对值来作为分析观察种植体应力状况的观察指标。

　　骨组织受压易发生骨质吸收，因此将以最有害的种植体周围骨组织的最大压应力来作为分析种植体骨界面应力的观察指标。且本实验中骨界面最大压应力的绝对值一般也都大于最大拉应力的绝对值。

　　2.2　计算结果

　　本实验得出的各种组织和材料的应力峰值计算结果列于表2、3。应力峰值出现的部位，与作者先前报道的结果［2］相同。

表2　选用螺丝固定连接时的应力状况　　　(MPa)

表3　选用球帽附着连接时的应力状况　　　(MPa)