微种植体植入角度对微种植体稳定性的影响

[摘要]目的：通过有限元方法，分析微种植体植入角度对微种植体稳定性的影响，为微种植体支抗的临床应用提供可靠的理论依据。方法：建立不同植入角度的微种植体-上颌全牙弓有限元模型，对各模型施加2.5N内收前牙的作用力，对微种植体所受等效应力进行比较。结果：微种植体与牙槽骨表面的夹角增加，微种植体所受等效应力明显减小。结论：微种植体植入角度的增加，有利于微种植体的稳定。

[关键词]有限元；微种植体；角度

[中图分类号]R783.5 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2009）02-0217-03

The influence of micro-implant insertion angle on the stability of micro-implant

DAI Quan1,CHEN Jiang-hao2,ZHOU Hong1

(1.Department of Orthodontics,Stomatological Hospital of Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710004,Shannxi,China;2.Department of Stomatology, the First Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University)

Abstract:ObjectiveBy using the FEM method, this study analyses the influence of micro-implant insertion angle on the stability of micro-implant, for the purpose of providing reference for the clinical application of micro-implant. MethodsSetting up micro-implant-upper dental arch finite element models which differ in insertion angle;2.5N stress was applied on the models for anterior tooth endoduction; Examine the Von Mises stress of micro-implant. ResultsThe increase of angle formed by micro-implant and alveolar bone result in significant decrease in Von Mises stress on micro-implant. ConclusionThe increase of micro-implant insertion angle is beneficial for the stability of micro- implant.

Key words:finite element method;micro-implant;angle

微种植体支抗的成功取决于其稳定性，而微种植体的植入角度直接影响其稳定性。由于微种植体应用于临床的时间较短，目前关于微种植体以何种角度植入牙槽骨最有利于保证其稳定性这一问题还没有定论。本文通过有限元方法，对以不同角度植入牙槽骨的微种植体所受等效应力进相比较。

1材料和方法

1.1微种植体模型的设计与建立：以中邦公司生产的微种植体为基础，设定微种植体为刃状螺纹圆柱形纯钛螺钉，外径1.6mm，内径1.2mm，螺纹长度9mm，螺纹深度0.2mm,螺纹顶角60°。

1.2上颌有限元模型：建立上颌全牙弓有限元模型[1]。模型包括牙齿、牙周膜、骨皮质、骨松质、弓丝及托槽。有关组织的材料力学参数[2-4]。 (见表1)

1.3植入位置：将微种植体植入上颌第二前磨牙与第一磨牙间牙槽骨，距牙槽骨顶端5mm，以不同角度植入。模型A：将微种植体与牙槽骨表面呈90°植入。模型B：将微种植体与牙槽骨表面呈60°植入。模型C：将微种植体与牙槽骨表面呈30°植入。

1.4加载部位及载荷条件：模拟临床治疗中微种植体支抗的应用，分别在种植体顶部及侧切牙与尖牙间弓丝上施加2.5N大小相等，方向相反的作用力。

1.5观察部位及指标：①观察微种植体植入骨内部分的Von Mises应力(等效应力)分布；②读取微种植体植入骨内部分的表面Von Mises应力，绘制Von Mises应力-微种植体植入深度曲线图。通过对以上观察指标的比较，分析微种植体植入角度对微种植体稳定性的影响。

2结果

2.1微种植体植入骨内部分表面Von Mises应力分布情况（如图1～3）： 从图中可见，微种植体植入骨内部分靠近微种植体颈部区域的Von Mises应力最大，出现应力集中区，随着植入深度的增加（由微种植体颈部向尖部方向）Von Mises应力迅速衰减。随着微种植体植入角度的增加，应力集中区面积明显减小，Von Mises应力峰值明显减小，分别为54.3g/mm2，35.4 g/mm2，10.1g/mm2。

2.2微种植体表面Von Mises应力-微种植体植入深度曲线图

2.2.1微种植体与牙槽骨表面呈90°植入（模型A），微种植体表面Von Mises应力-微种植体植入深度曲线图。（如图4）

2.2.2微种植体与牙槽骨表面呈60°植入（模型B），微种植体表面Von Mises应力-微种植体植入深度曲线图。（如图5）

2.2.3微种植体与牙槽骨表面呈30°植入（模型C），微种植体表面Von Mises应力-微种植体植入深度曲线图。（如图6）

由图中可得：①以不同角度植入种植体，其受力后应力分布规律基本一致：颈部最大，并随着植入深度增加而减小，根尖处略有增加；②随着种植体植入角度的增加，微种植体植入骨内部分所受应力明显减小。

3讨论

由于微种植体应用于临床的时间较短，目前关于微种植体以何种角度植入牙槽骨最有利于保证其稳定性这一问题还没有定论。

一方面，由于骨皮质弹性模量明显高于骨松质，根据生物力学的应力遮挡原理，故骨皮质承受较大的应力。因此，随着种植体植入角度的减小，势必引起种植体与骨皮质接触面积的增大，因而增强了种植体的稳定性。因此，一部分学者认为微种植体应与牙槽骨或牙体长轴成一定角度植入：Park HS[5]将种植体植入第二前磨牙和第一磨牙间颊侧骨壁，种植体与骨面成60°，以保证种植体的植入部分位于皮质骨，不进入骨髓腔，从而增加稳定性。Kyung[6]认为种植体在上颌应与牙齿长轴成30～40°，在下颌角度为10～20°，从而增加种植体与骨组织的接触面积，以保证种植体的稳定性并防止伤及牙根。Caran[7]认为种植体则应与牙根间骨面成30～45°。

另一方面，随着种植体倾斜角度的减小，种植体上的水平力矩相应增大，故种植体-骨界面所受应力相应增大。这也是影响种植体稳定性的关键。张扬等[8]通过三维有限元法，分析以不同倾斜角度植入微小种植体时，种植体-骨界面的生物力学变化，认为增加种植体的倾斜角度，可以提高其承载水平向正畸力的能力，提示临床应选择垂直于颊侧牙槽骨的方向植入微小支抗种植体。

本实验结果显示，微种植体受力后，其植入骨内部分应力从颈部区域至根部逐渐减小，根尖处略有增大。应力集中区均位于种植体颈部与骨皮质接触区域及其邻近区域。这与其他学者的研究结果一致[9-10]。但随着植入角度的减小，应力集中区的面积及应力大小却显著的增加。在模型其他条件及载荷条件不变的条件下，这种应力分布情况的变化说明种植体植入角度的变化确实对种植体-骨界面的应力分布有影响，植入角度越大，应力分布越均匀。这提示我们在临床植入微种植体时应尽量与牙槽骨表面呈90°植入，以提高种植体的稳定性。

出现这种现象的原因可能是由于当微种植体以垂直角度植入牙槽骨时，微种植体的螺纹部分可以全部进入牙槽骨内，增加了其与牙槽骨的接触面积，有利于机械嵌合。而当植入角度减小时，虽然延长了微种植体与骨皮质的接触面积，但实际植入牙槽骨内的螺纹长度将下降，减小了微种植体与整个牙槽骨的接触面积，同时增加了微种植体在骨外暴露的长度，从而增加了作用力的力矩，使微种植体骨内部分受力增加，导致应力集中。

4结论

随着微种植体植入角度的增加，微种植体植入骨内部分所受应力减小，有利于其稳定。

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[收稿日期]2008-11-20[修回日期]2009-01-25