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〔摘要〕 目的：研究有无防沉装置的两种 种植体不同螺距 的应力分布及力学相容性。 方法：采用三维有限元 动态分析法，以Supper SAP93程序在周期为0.8 s的正弦 半波力作用下对两种种植体进行应力分析，A组无防沉装置，B组有防沉装置。 结果： 无防 沉装置者应力分布较均匀，有防沉装置者骨平面处应力相对集中，适当增大螺距可分散该处 的应力。结论： 无防沉装置的设计较有防沉装置者应力分布更均匀。
关键词 三维；有限元法；动态法；防沉装置；螺距；应力分析
纯钛种植体的骨内固位桩普遍以螺纹状设计为其结构基础，有无防沉装置（countersin k） 为各种种植体的设计分歧所在〔1〕。三维有限元分析法（3D-FEM）是一种较先进、 准确的力学分析方法。而动态分析则是其中更先进、更接近人类咀嚼生理的一种研究方式 〔2〕。因此，本研究采用动态分析技术对这两种不同种植体设计，在周期性变化的外 力作用下不同螺距对应力分布的影响进行了专门研究，旨在了解螺距对不同设计种植体应力 分布的影响。
1 材料和方法
1.1 模型的建立
在计算机中建立6个螺纹种植体模型，分为两组，每组各3个。A组无防沉装置，B组有防沉 装置，防沉装置的斜台高度为0.5 mm，斜角为45°。种植体直径3. 5 mm、长13 mm、螺距 分别为 0.6、0.8、1.0 mm，其骨上部分均为直径5 mm的球形附着体。应用Supper SAP93有 限元分析程序自动对其划分节点和单元，数据见表1。
表1 模型的划分参数
| 螺距（mm） |
A组 |
B组 |
| 0.6 |
0.8 |
1.0 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
| 节点数 |
3520 |
2836 |
2104 |
3548 |
2864 |
2332 |
| 单元数 |
3799 |
3070 |
2304 |
3831 |
3102 |
2535 |
1.2 试验条件假设和加载
本研究假设了一个完全理想化的局部模型〔4,5〕，即①种植体各部件之间为完全精 确适合，不 考虑各部件之间的吻合差异；②种植体与周围颌骨之间为100％骨结合；③种植体及周围颌 骨 均为完全连续的各向同性的均质材料；④建立一个长方形的标准颌骨，种植体位 于其中，周围是2～3 mm的松质骨，左右上下的外表面为皮质骨，模型底部完全固定；⑤加载方式以周 期为0.8 s的正弦半波方式加载于球形附着体上，施力方向均穿过球心，垂直方向的最大力 为453 N，侧向力最大值是20 N（左右方向）。
图1 无防沉装置的种植体分析模型网格图
图2 有防沉装置的种植体分析模型网格图
划分后的网格图见图1、图2。
各部分材料的力学参数见表2〔3〕：
表2 材料的力学参数
| 材 料 |
弹性模量（MPa） |
泊松比 |
| 松 质 骨 |
1 370 |
0.30 |
| 皮 质 骨 |
13 700 |
0.30 |
| 纯 钛 |
103 400 |
0.35 |
| 2 结 果
2.1 应力分析结果见 表3。
表3 不同螺距的螺纹种植体应力分布的动态分析结果 （单位：MPa ） |
| 分组螺距（mm） |
A |
B |
| 0.6 |
0.8 |
1.0 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
| 种植体上端（球底） |
66.3 |
69.2 |
69.1 |
46.7 |
46.8 |
47.0 |
| 骨平面以上1.0 mm处 |
54.9 |
62.8 |
62.8 |
42.2 |
43.5 |
44.5 |
| 骨平面处 |
68.0 |
73.5 |
72.1 |
88.3 |
85.5 |
82.3 |
| 骨平面以下1.0 mm处 |
71.9 |
76.7 |
73.6 |
76.4 |
75.1 |
73.1 |
| 种植体底部 |
19.5 |
25.3 |
24.3 |
29.6 |
26.3 |
25.3 |
 |
56.12 |
61.50 |
60.38 |
56.64 |
55.4 4 |
54.44 |
| s |
21.43 |
20.90 |
20.59 |
24.65 |
24.27 |
23.06 |
| CV（％） |
38.18 |
33.98 |
34.10 |
43.53 |
43.78 |
42.36 |
以上资料的统计分析表明： B组设计的应力值均数小于A组，其变异系数较大，即B组设 计 的应力值变异度大，其离散度也大，增加螺距可适当分散应力，A组设计应力分布较均匀。
2.2 A组、B组（螺距0.8 mm）骨平面以下0.5 mm处的剖面应力等线图见图3、图4。结果发 现，两组设计在螺纹底部和骨组织内均出现了应力集中区，且分布一致，但B组应力较大。
责任编辑：姚红祥 |