正畸文獻閱讀--不同正畸微種植體表面生物力學反應的有限元分析

目前，關于種植釘為保持穩定而需要的最小骨整合量并沒有達成明確的共識。本研究旨在探討不同骨植入界面對微種植體及其周圍組織的影響。

材料及方法

使用mimics及geomagic studio軟件模擬上頜前磨牙及磨牙區模型。以CT圖像2mm厚度模擬骨小梁，牙根周0.2mm模擬牙周韌帶，穿過骨內的種植體使用CAD軟件模擬（長8mm，直徑1.3mm，螺紋0.1mm，頂角60°，傾斜0.5mm）。種植體位置為前磨牙及磨牙間距牙槽骨3mm處（圖1，1c，1d表示顯示情況下不同的正畸加力方式：與合平面呈30°順時針方向）。

將整體模型輸入至有限元軟件ANSYS Workbench。將模型做圖2處理，經收斂測試0.5mm為合適的牙和骨的單位尺寸，小至0.2mm以適應較小的細節如牙周膜及微種植體。詳細的有限元模型配置情況如表1。牙、骨、軟組織及牙周韌帶在模型中接觸方式如表2。

圖3表示現實中不同骨整合的情況（圖3）。

表3表示皮質骨及骨小梁的各向異性的彈性系數

表4表示FE模型中應用的彈性系數，牙周組織為非線性關系，微種植體、牙組織認為其同質同向且呈線性關系。

結果

本實驗得出26組實驗數據，即在兩種正畸給力方式下13組種植體不同骨整合情況的數據。

圖4，圖5表示在正畸牽引和轉矩作用下不同骨整合種植體-周圍組織界面的應力/應變有限元分析結果。其結果表明，當骨整合度為0%時，應力/應變幾乎是均勻的，隨后在1%時出現了明顯的深色區域。15%整合度后，其力幾乎集中在皮質骨區域而不是骨小梁區域。無論正畸何種加力方式，在前7個階段均出現顯著的變化（0-10%），在15%以后發生明顯減小的區域有所不同。

圖6，圖7表示在正畸牽引和轉矩作用下不同骨整合種植體-骨界面應力/應變的有限元分析結果。圖6顯示在牽引力作用下，皮質骨誘導應力遠高于骨小梁。隨著種植體-骨界面的變化，應力分布逐漸集中至微種植體頸部周圍骨組織上，應變分布于應力相似。而在最初階段（0-15%），最大應力處在骨小梁處而非皮質骨處。此外，圖7顯示轉矩力作用下應力/應變變化與牽引力相似，在最初階段，應力分布在整個種植體周圍，隨著骨與種植體的結合，其集中在微種植體頸部。應變情況最初集中在骨小梁處，隨后至微種植體頸部。

圖8表示骨整合度與生物力學特征之間的定量關系。8a，8b表示種植體周圍組織平均應力/應變變化，8a顯示在10%前，應力逐漸增加，隨后有少量下降后繼續增加，8b顯示最初階段應變顯著減小，隨后趨向穩定直到100%。8c，8d表示應力/應變隨著皮質骨和骨小梁骨整合度的變化情況。8c顯示最初應力迅速增加，隨后下降，在15%后重新增加，8d結果與8c相似但其節點不是在骨小梁的15%處。8e顯示無骨整合情況下位移量最大，從0-3%位移量迅速下降并趨于穩定。

結論

在骨整合達到約15%后再施加正畸力有利于微種植體的生物力學穩定。此外，微種植體能被周圍組織緊緊固定提供正畸支抗且無穩定性喪失，對臨床的指導意義為在將來加載正畸力時需要確認合適的時機。

來源：LilililyQi