螺紋設(shè)計(jì)對(duì)種植體穩(wěn)定性的影響

1、螺紋設(shè)計(jì)對(duì)種植體穩(wěn)定性的影響螺紋設(shè)計(jì)對(duì)種植體穩(wěn)定性的影響目的通過(guò)共振頻率分析儀和組織病理形 態(tài)學(xué)來(lái)比較分析雙梯形螺紋種植體和經(jīng)典的V型螺紋種植體對(duì)種植體的初期穩(wěn) 定性及功能性負(fù)荷下后期穩(wěn)定性的影響。方法選擇雜種狗12只，拔除下頜前磨 牙，3個(gè)月后植入種植體，再經(jīng)3個(gè)月愈合后行修復(fù)治療，負(fù)重3個(gè)月后處死。 在植入、修復(fù)、負(fù)重1個(gè)月、負(fù)重2個(gè)月及處死時(shí)分別應(yīng)用共振頻率分析測(cè)量 種植體的穩(wěn)定性。處死后取標(biāo)本制成非脫礦磨片進(jìn)行組織形態(tài)學(xué)分析。結(jié)果兩 組種植體在各時(shí)期的穩(wěn)定度差異均無(wú)顯著性，但在每一時(shí)期實(shí)驗(yàn)組種植體的穩(wěn) 定度均較對(duì)照組高，實(shí)驗(yàn)組種植體在負(fù)重后穩(wěn)定度恢復(fù)較快，負(fù)重3個(gè)月后實(shí) 驗(yàn)組的骨-種植

2、體接觸率(BIC)和種植體周?chē)敲娣e(BA)均較對(duì)照組稍高，但兩 者差異無(wú)顯著性。結(jié)論雙梯形螺紋種植體有利于保證種植體的初期和后期穩(wěn)定 性，應(yīng)用于低密度骨質(zhì)優(yōu)越性會(huì)更加明顯。柱形螺紋種植體螺紋的優(yōu)化設(shè)計(jì) 和應(yīng)力分析目的：探討圓柱狀V形螺紋種植體螺紋參數(shù)變化對(duì)骨組織應(yīng)力大小 的影響，為臨床設(shè)計(jì)和選擇最佳的螺紋參數(shù)提供理論依據(jù)。方法：建立了包含 圓柱狀V形螺紋種植體的頜骨骨塊三維有限元模型。設(shè)定螺紋齒高(H)范圍為 0.20.6mm，螺紋寬度(W)范圍為0.10.4mm。在修復(fù)體正中分別進(jìn)行垂直向 100N和45頰舌向50N的力學(xué)加載。觀察H和W變化對(duì)頜骨平均主應(yīng)力(EQV) 峰值的影響，同時(shí)進(jìn)行

3、變量對(duì)頜骨的敏感度分析。結(jié)果：在垂直向加載中皮質(zhì) 骨和松質(zhì)骨的EQV應(yīng)力峰值增幅分別為4.3%和63.0%；在頰舌向加載中皮質(zhì)骨 和松質(zhì)骨的增幅分別為19.3%和118%；在各種加載情況下，當(dāng)變量H位于 0.340.50min，同時(shí)變量W位于0.180.30min之間時(shí)，對(duì)頜骨的EQV應(yīng)力峰值 響應(yīng)曲線的切線斜率位于-11之間；變量H比W對(duì)頜骨的EQV應(yīng)力峰值的影響 更明顯。結(jié)論-松質(zhì)骨的應(yīng)力大小更易受到螺紋的影響；螺紋對(duì)側(cè)向力加載時(shí)的 力學(xué)傳遞影響更明顯；生物力學(xué)方面的考慮，圓柱狀螺紋種植體最佳的螺紋設(shè) 計(jì)為螺紋高度介于0.340.50min之間，螺紋寬度介于0.180.30mm之間；在圓

4、柱狀螺紋種植體設(shè)計(jì)中，相對(duì)于螺紋寬度而言應(yīng)更重視螺紋高度的設(shè)計(jì)。不 同螺紋深度微小種植體的生物力學(xué)三維有限元研究目的分析不同螺紋深度微小 種植體骨界面的生物力學(xué)變化，為微小種植體的設(shè)計(jì)和臨床應(yīng)用提供科學(xué)的理 論依據(jù)。方法采用ANSYSWorkbench有限元軟件，建立不同螺距深度的六個(gè)三維 有限元模型，分別在模型上計(jì)算出不同螺紋深度的微小種植體骨界面的VonMises應(yīng)力及位移分布狀況。結(jié)果不同螺紋深度的微小種植體VonMises應(yīng) 力及位移的分布均集中于種植體頸部骨皮質(zhì)區(qū)，種植體的VonMises應(yīng)力值及位 移值均較小。螺紋深度的不同對(duì)微小種植體骨界面VonMises應(yīng)力值、位移值有 影響，

5、螺紋深度為0.2 mm的微小種植體VonMises應(yīng)力峰值、位移峰值最小。 結(jié)論本實(shí)驗(yàn)建立的微小種植體骨組織三維有限元模型具有良好的幾何相似性， 可對(duì)微小種植體及其支持骨組織進(jìn)行精確的生物力學(xué)分析，螺紋深度為0.2 mm 的微小種植體具有較好生物力學(xué)特性。本組結(jié)果提示，隨著微小種植體螺紋深 度的增大，種植體的VonMises應(yīng)力峰值未呈明顯的線性遞增趨勢(shì)。但最大應(yīng)力 峰值與最小應(yīng)力峰值相差1.296倍，說(shuō)明不同的螺紋深度對(duì)微小種植體骨界面 VonMises應(yīng)力有影響。以螺紋深度0.2 mm種植體的VonMises應(yīng)力峰值為最低。 隨著微小種植體螺紋深度的增大，種植體的位移峰值未呈明顯的線性遞增

6、趨勢(shì)， 但最大位移峰值與最小位移峰值相差1.17倍，說(shuō)明螺紋深度的不同對(duì)微小種植 體骨界面位移值有影響。以螺紋深度0.2 mm的位移峰值為最低點(diǎn)。臨床上種植 體松動(dòng)、脫落是種植失敗的常見(jiàn)結(jié)果。微小種植體與牙種植體相比種植失敗最 大的不同是折斷，這是由于微小種植體體積小，應(yīng)力集中所造成的。從機(jī)械力 學(xué)的角度來(lái)看，微小種植體在直徑不變的情況下，隨著種植體螺紋深度的增大， 種植體的內(nèi)徑將減少，其抗折性就減小。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，微小種植體螺紋深 度的改變對(duì)微小種植體骨界面VonMises應(yīng)力值和位移值有影響。由此可見(jiàn)無(wú)論 從生物力學(xué)還是從機(jī)械力學(xué)的角度上看，臨床上不宜選用螺紋深度過(guò)大的微小 種植體。但螺

7、紋深度過(guò)小種植體應(yīng)力和位移也會(huì)增加，而且也減少了螺紋種植 體與骨組織的機(jī)械固位作用。本實(shí)驗(yàn)表明，不同螺紋深度微小種植體在150 g 正畸力作用下，微小種植體VonMises應(yīng)力及位移的分布均集中于種植體頸部骨 皮質(zhì)區(qū)，種植體的VonMises應(yīng)力值及位移值均較小，螺紋深度為0.2 mm的微 小種植體的VonMises應(yīng)力峰值和位移峰值最小，具有較好生物力學(xué)特性。雙 螺紋設(shè)計(jì)對(duì)種植體穩(wěn)定性的影響種植體的設(shè)計(jì)是指種植體的三維結(jié)構(gòu)，包括其 幾何形態(tài)和表面形態(tài)的變化。螺紋狀種植體具有較大的骨-種植體接觸面積，并 且由于其幾何形狀的特性，可以有效地增加其初期穩(wěn)定性1。另外，螺紋狀種 植體能夠較好地將咬合

8、力平均分配至周?chē)难啦酃?，因此與柱狀種植體相比， 螺紋狀種植體被認(rèn)為具有較好的治療效果2。而螺紋的設(shè)計(jì)主要包括螺紋間距、 螺紋的形狀和螺紋的深度三個(gè)方面。螺紋間距越小單位長(zhǎng)度的種植體上的螺紋 也越多，相應(yīng)的表面積也越大。因此在合力大、骨密度低的區(qū)域可應(yīng)用螺紋間 距小的種植體來(lái)增加種植體的表面積。但是，種植體螺紋的多少與手術(shù)操作的 難易有著直接的關(guān)系，螺紋越少，功絲和種植體的植入就越簡(jiǎn)單，尤其是在骨 質(zhì)較硬部位，選用螺紋少的種植體更易進(jìn)行手術(shù)操作。近來(lái)還設(shè)計(jì)生產(chǎn)了雙螺 紋或三螺紋結(jié)構(gòu)的種植體，這種設(shè)計(jì)可以使種植體更快地植入，縮短手術(shù)時(shí)間， 從而減少了熱量的產(chǎn)生，有利于種植體與周?chē)墙M織的結(jié)合；同

9、時(shí)由于這種種 植體在植入時(shí)需要更大的植入扭矩，因此也強(qiáng)化了周?chē)墙M織對(duì)種植體的卡抱 力，使種植體具有更高的初期穩(wěn)定性。本研究使用的種植體是在初級(jí)螺紋上再 次進(jìn)行切割形成雙梯形螺紋的結(jié)構(gòu)，初級(jí)螺紋間距為0.8mm，較對(duì)照組種植體 螺紋間距大，但雙螺紋的設(shè)計(jì)使種植體的表面積并未減少。實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然顯示 兩組種植體在植入時(shí)種植體穩(wěn)定度差異無(wú)顯著性，但實(shí)驗(yàn)組的種植體穩(wěn)定系數(shù) (ISQ)較對(duì)照組略高，證明了實(shí)驗(yàn)組種植體并未因螺紋間距的增大而影響種植體 的初期穩(wěn)定性，而新型設(shè)計(jì)的雙螺紋結(jié)構(gòu)不僅可以使種植體植入簡(jiǎn)單，還有助 于提高種植體的初期穩(wěn)定性。螺紋的形狀是螺紋設(shè)計(jì)的另一重要部分，螺紋的 形態(tài)不僅可以改變

10、功能性負(fù)荷下的應(yīng)力的大小還可以影響骨-種植體界面應(yīng)力的 類型。目前常用的種植體主要有V 型螺紋、平螺紋和鋸齒形螺紋等。在咬合負(fù) 重時(shí)，V型螺紋和鋸齒形螺紋種植體的應(yīng)力集中位于螺紋的尖頂部。Kohn等 5通過(guò)病理觀察發(fā)現(xiàn)在V型螺紋種植體(Branemark，Nobel Biocare)上給予 側(cè)向負(fù)荷，骨-種植體的直接接觸只發(fā)現(xiàn)在螺紋的基底部，而在螺紋尖頂部分則 沒(méi)有骨-種植體的直接接觸，這是由于在側(cè)向負(fù)荷下在V 型螺紋尖頂部產(chǎn)生了 更高的微張力(Microstrain)，使種植體周?chē)墓墙M織以吸收為主，而在螺紋的 基底部產(chǎn)生的微張力較小，使周?chē)墙M織得以維持。Kim等6應(yīng)用三維有限元 素分析，

11、對(duì)V 型螺紋、鋸齒形螺紋和平螺紋三種螺紋設(shè)計(jì)的種植體進(jìn)行了比較 研究，結(jié)果顯示在同等負(fù)荷條件下，和V型螺紋和鋸齒形螺紋種植體相比較， 作用在平螺紋種植體上的剪切應(yīng)明顯小于其他兩種種植體。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究 顯示，V型螺紋、倒鋸齒形螺紋和平螺紋三種種植體在經(jīng)過(guò)初期愈合后，平螺 紋種植體的抗脫位實(shí)驗(yàn)結(jié)果最佳，而V 型螺紋種植體和倒鋸齒形螺紋種植體無(wú) 差異7。Steigenga等8在綜述中指出無(wú)論是在上頜還是在下頜應(yīng)用平螺紋 種植體具有相同的臨床成功率。本研究結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組種植體在負(fù)重后每一期 間的種植體的穩(wěn)定度均較對(duì)照組高，實(shí)驗(yàn)組的種植體的穩(wěn)定性在負(fù)重1個(gè)月時(shí) 最低，然后逐漸增高，而對(duì)照組的種植體穩(wěn)定度在負(fù)重2個(gè)月后持續(xù)下降，直 至第3個(gè)月時(shí)才開(kāi)始