文档介绍
| 背景：支抗的控制是正畸治疗成功的关键因素。传统的支抗方法包括Nance弓横腭杆、头帽颏兜、口外弓等，这些方法在使用过程中都具有需要患者密切配合，且舒适度较差等缺点，因此限制了正畸治疗的发展。随着微型种植体支抗的应用，其使用范围越来越广，受到国内外学者的广泛关注，微型种植体作为一种临时的骨性支抗装置具有其他支抗装置所不具备的优点。种植体支抗的应用扩大了正畸治疗的范围，包括压低磨牙和推磨牙向后等，为以前一些需要结合手术治疗的疑难病历提供了保守、便利的治疗方法。在正畸临床工作中，我们经常遇到骨质较薄弱的患者，种植体植入后旋入扭力较低，稳定性差，影响种植体支抗的应用。如何提高这类患者种植体的稳定性是目前种植体支抗应用的难点。目前对微型种植体在Ⅰ类或Ⅱ类这些常见骨质中应力分布的研究较多，而对如何提高微型种植体在Ⅳ类骨质中稳定性的研究较少。有学者发现修复种植体直径和长度在Ⅳ类骨质中的应力分布与Ⅰ类或Ⅱ类骨质明显不同，而微型种植体的植入位置和载荷方向明显不同于修复种植体，对微型种植体直径和长度在Ⅳ类骨质中力学分布特点的研究很少。在种植体的应用过程中，骨界面的力学相容性是保证种植体稳定的关键因素。三维有限元法是一种重要的理论力学分析方法，近年来广泛应用于种植体的力学分析中，包括对种植体尺寸、植入后加载时机、植入部位的皮质骨厚度、种植体植入方向及载荷方向等因素对骨界面应力分布影响的研究，取得了很大进展。但目前三维有限元法对种植体参数的研究多数使用离散变量，不能准确反映双变量连续变化过程中骨组织应力分布的特点。目的：本实验用三维有限元法，将微型种植体直径和长度同时设定为连续变量，探讨针对Ⅳ类骨质的微型种植体直径和长度的优化设计，为微型种植体的生产及在Ⅳ类骨质中的合理选择及临床应用提供理论依据，提高种植体支抗的成功率。方法：1实验材料计算机：台式，(Intelp(R)Core(TM)i7-2600Cpu，3.4GHz:16G内存，windows7操作系统)软件包： ANSYS13.0(Ansys Inc.Houston)2实验方法2.1建立颌骨模型本实验采用计算机软件，建立简化的颌骨模型。参考上颌第二双尖牙与第一磨牙间骨断面形状，将所建立的颌骨模型简化为梯形，然后将面拉伸成六面体。表面部分设置为皮质骨，内部为松质骨，利用workbench中的Design Modeler模块建立包含皮质骨与松质骨在内的颌骨模型。2.2建立种植体模型参照临床常用的种植体形态，设定种植螺纹高度0.15mm，螺距为0.5mm，并将种植体的直径和长度设定为参数，其变化范围分别为：1.2mm~2.0mm，6.0~10.0mm。利用workbench中的Design Modeler模块建立种植体模型。2.3装配种植体-颌骨模型将皮质骨、松质骨、种植体按照相应位置，各部分进行布尔操作，得到种植体-颌骨的实体模型。2.4材料属性设置皮质骨、松质骨及种植体的弹性模量及泊松比。2.5网格划分将模型进行网格划分，采用六面体划分皮质骨和松质骨区域，采用面体划分种植体部分，种植体网格细化。划分单元数为133396。2.6加载力的大小和方向大小：在种植体顶部施加2N的正畸力。方向：设定以牙合方为Y轴正向，以远中为X轴正向，以种植体长轴为Z轴。载荷点为种植体顶。加载方向为平行于X-Y平面（垂直于种植体长轴）、与X轴正向成30°夹角的方向（远中牙合向30度）。2.7求解及计算项目应用颌骨的Von-Mises应力峰值(Maximum Equivalent Stress，简写为Max EQV Stress)和位移峰值进行不同设计的力学评估。同时进行应力值对变量的敏感度分析。结果：1建立的种植体骨块的三维有限元模型具有良好的几何相似性与生物相似性。2种植体上的应力和位移分布：种植体上的应力和位移主要集中在种植体的颈部，以种植体的直径为1.6mm，长度为8mm为例，应力最大值为19.38Mpa；越接近种植体的头部位移值越大，最大位移值为6.8μm。3种植体-骨界面的应力分布：应力主要集中在种植体-皮质骨骨界面的接触区。应力在皮质骨内衰减较快，松质骨区的应力较小。以种植体的直径为1.6mm，长度为8mm为例，皮质骨上的最大应力为16.43Mpa，松质骨上的最大应力为0.91Mpa。松质骨上的最大应力与皮质骨相比降低了94.47%；松质骨内的位移较皮质骨内减低了37.50%。4种植体直径对骨界面应力分布的影响：当种植体长度不变，直径从1.2mm增加到2.0mm时，皮质骨内的应力降低了77.66%～78.37%，松质骨内的应力降低了60.70%～61.95%，说明种植体直径对骨组织应力变化的影响较明显。5种植体长度对骨界面应力分布的影响：当种植体直径不变，长度从6mm增加到10mm时，皮质骨内的应力降低了0.67%～3.84%，松质骨内的应力降低了-2.99%～0.29%，说明种植体长度对骨组织应力变化的影响不明显，且当种植体直径越大时种植体长度对骨组织应力的影响变小。敏感度分析显示各输出变量包括皮质骨及松质骨的应力和位移对直径的变化更敏感，而对长度的变化不敏感。结论：1种植体的应力和位移主要分布在种植体的颈部，骨组织的应力主要集中在种植体-皮质骨接触区域，松质骨区的应力衰减较大。2在本实验种植体直径、长度设定的范围内，种植体直径的变化对骨界面应力分布的影响较明显，长度的变化对骨界面应力的影响较小。3在本实验种植体直径、长度设定的范围内，Ⅳ类骨质的颌骨对种植体直径变化较长度的变化更敏感。从生物力学的角度而言，在Ⅳ类骨质中种植体的直径应大于1.5mm。 |
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