種植義齒設(shè)計(jì)的生物力學(xué)原則.ppt

1、口腔種植科 范 震,種植義齒設(shè)計(jì)的生物力學(xué)原則,是采用理論力學(xué)和材料力學(xué)的方法 , 來(lái)研究生物體的力學(xué)問(wèn)題, 即生命組織的材料力學(xué)性質(zhì) , 生物體受力狀況 , 受力后的運(yùn)動(dòng) , 變形、破壞等物理變化, 以及生長(zhǎng)發(fā)育代謝等生物變化。,生物力學(xué)(Biomechanics),生物力學(xué)相容性(Biomechanical Compatibility),種植體要有足夠強(qiáng)度，在承受功能載荷時(shí)，保證不發(fā)生嚴(yán)重變形或斷裂破壞。 種植體在行使功能時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞要避免骨廢用性萎縮。 種植體對(duì)周圍骨產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞不能超過(guò)生理限度，防止骨創(chuàng)傷造成骨吸收或骨折。,作用于種植義齒的主動(dòng)力： (1) 咀嚼力 (2) 軟

2、組織頰唇舌作用力 (3)重力和氣流壓力,種植義齒受力后，內(nèi)部也要產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。 種植義齒系統(tǒng)包括頜骨可視為一復(fù)雜構(gòu)件，受力后每一部分之間應(yīng)力分布都不同。當(dāng)某一處應(yīng)力水平高于該處材料強(qiáng)度極限時(shí)，該處就要發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞 。 可能是發(fā)生在冠橋部分的破裂。也可能是上部結(jié)構(gòu)與基樁間分離，還可能是種植體斷裂，或種植體界面破壞而種植體松動(dòng)等。 當(dāng)不能控制外力因素時(shí)，通過(guò)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，幾何結(jié)構(gòu)變化，和選用的材料改變，可改變應(yīng)力大小及分布。,種植體周圍骨代謝的力學(xué)因素,力學(xué)因素影響種植體周骨代謝： 種植體植入后，種植體窩洞骨創(chuàng)愈合過(guò)程。 承受載荷后，周圍骨組織的適應(yīng)性反應(yīng)。 承受載荷后，周圍骨組織的骨創(chuàng)傷反應(yīng)。,

3、種植區(qū)骨愈合過(guò)程中的力學(xué)因素,種植窩愈合機(jī)制與骨折愈合機(jī)制相同。 骨折愈合需要固定斷端制動(dòng)一樣，若種植體與骨壁之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將阻礙骨痂形成，影響骨愈合。,種植體周圍骨的適應(yīng)性反應(yīng),種植體周圍骨改建與力學(xué)因素有直接聯(lián)系。 骨改建：機(jī)體的骨組織在一生中不斷地進(jìn)行骨的新生增強(qiáng)和吸收萎縮，從而使骨組織和解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。,Wolff 定律：骨和骨組織結(jié)構(gòu)是生物進(jìn)化中形成的，符合最優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，即趨向于用最小結(jié)構(gòu)材料承受最大外力。骨改建是維持這一優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在應(yīng)力較高的區(qū)域通過(guò)骨的新生使結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，在應(yīng)力低的區(qū)域又通過(guò)骨的吸收萎縮而使結(jié)構(gòu)減弱 。,種植體引起周圍骨應(yīng)力分布變化 ,則會(huì)引起骨改建活

4、動(dòng)。,陳安玉等(1989)用生物活性陶瓷作拔牙后牙槽窩立即埋置術(shù) ,說(shuō)明就是完全埋植在骨內(nèi)的種植體 , 也要影響骨的重建活動(dòng)。,種植體為不同于骨組織剛性材料 , 當(dāng)頜骨受力后 , 種植體材料變形不同于骨組織引起界面應(yīng)力而刺激骨增強(qiáng)。,界面骨增強(qiáng)到一定時(shí)侯就停止, 因此過(guò)長(zhǎng)的無(wú)負(fù)荷愈合期是沒(méi)有意義的。,Brinkmann(1980) 觀察一些臨床成功的種植體 , 50 %有致密層狀骨包繞種植牙根。 Branemark(1983) 對(duì)行使功能 6 年后的尸解種植牙標(biāo)本觀察時(shí) , 亦看到種植體周骨質(zhì)明顯增生。,骨性結(jié)合的種植體在負(fù)荷后骨改建的結(jié)果, 使其在修復(fù)半年后安全性驟然提高, 失敗率可能性降低

5、 。,種植體周圍骨改建的意義在于: 骨性結(jié)合的種植體可有效防止牙槽骨的廢用性萎縮 ,保持牙槽骨的高度和豐滿度。 (2) 骨性結(jié)合的種植體 ,可以通過(guò)漸進(jìn)性負(fù)荷增加 , 骨組 織產(chǎn)生適應(yīng) 性重建反應(yīng), 逐漸達(dá)到與種植義齒的功能 協(xié)調(diào)一致。,種植體周的骨創(chuàng)傷,種植體所產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞, 若超過(guò)了骨組織的生理耐受限度則可發(fā)生骨創(chuàng)傷 , 嚴(yán)重者可發(fā)生骨折。,種植體周圍的骨折 , 通常發(fā)生在骨組織變得脆弱的情況下, 突然遇到載荷增大時(shí)發(fā)生的。這種情況一是在種植手術(shù)創(chuàng)傷后使骨壁變薄弱而發(fā)生, 二是在種植體周圍骨發(fā)生吸收而使骨結(jié)構(gòu)逐漸變?nèi)鹾蟀l(fā)生。,過(guò)高的應(yīng)力可使骨組織壞死和吸收。 Atwood(1979) 認(rèn)

6、為骨在承受超負(fù)荷后的病理生理變化, 可能是有血流的減少或靜脈血液的淤積, 生化因子激活破骨細(xì)胞 , 破骨細(xì)胞的感受器也可受應(yīng)力直接激活。 多大的應(yīng)力可造成骨壞死和吸收?,應(yīng)力疲勞( Fatigue failure) 也可能發(fā)生于種植體周圍的骨組織中。 應(yīng)力疲勞是較低水平載荷重復(fù)作用到一定次數(shù)時(shí) , 材料發(fā)生斷裂破壞。 但是有的材料如金屬具有疲勞極限 , 只要載荷低于某一水平時(shí) , 載荷可重復(fù)作用無(wú)數(shù)次都不會(huì)發(fā)生疲勞破壞。 體外的骨組織疲勞試驗(yàn)表明, 骨的疲勞曲線是沒(méi)有漸進(jìn)線的 , 即載荷不論多么小 , 只要達(dá)到足夠重復(fù)作用次數(shù) , 骨都要產(chǎn)生疲勞破壞。,提高種植體抗過(guò)負(fù)荷(overload)

7、: 將多個(gè)種植體用剛性體連接在一起。這樣種植義齒咬合面每一點(diǎn)受力時(shí), 負(fù)荷都分散到每一個(gè)種植體 , 避免個(gè)別種植體單獨(dú)受到過(guò)大負(fù)荷。這一原則為大多數(shù)種植牙系統(tǒng)的臨床經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。,骨性結(jié)合種植體能否與天然牙連接在一起修復(fù) ?,司特伯格大學(xué)的研究分析指出 , 當(dāng)骨性結(jié)合Branemark 種植體與天然牙連接在一起修復(fù)時(shí) ，在修復(fù)體正中加一載荷 ， 種植體將負(fù)擔(dān) 75 %以上載荷。如果用有彈性緩沖元件的 IM Z 種植體與天然牙連接修復(fù)， 種植體的載荷分擔(dān)量可降低到60 %。,不建議！,被動(dòng)適合性（passive fit）,修復(fù)體完全就位后, 修復(fù)體與牙體硬組織和口腔軟組織之間除重力作用外無(wú)其他力作

8、用。 臨床上修復(fù)體的被動(dòng)性往往被忽視。如果修復(fù)體被動(dòng)性差 , 就位后 , 在沒(méi)有受到咀嚼負(fù)荷時(shí), 修復(fù)體的支持組織就有預(yù)負(fù)荷( Preload) , 就有預(yù)應(yīng)力存在 ,反過(guò)來(lái)修復(fù)體也有預(yù)負(fù)荷和預(yù)應(yīng)力。,種植材料的力學(xué)性能,大多數(shù)材料的彈性模量都比骨組織高。,彈性模量高的材料 , 有使根尖區(qū)骨界面產(chǎn)生應(yīng)力集中的趨勢(shì)； 彈性模量低的材料 , 則有使種植體頸部區(qū)界面產(chǎn)生應(yīng)力集中趨勢(shì)。,Implant,生物力學(xué)原則,單顆牙缺失的種植修復(fù) 多顆牙缺失的種植修復(fù),影響種植體設(shè)計(jì)的主要因素,種植體的表面積 受植區(qū)骨的質(zhì)量 牙槽骨的傾斜 過(guò)大的缺牙間隙 牙弓的形態(tài) 對(duì)頜牙的狀態(tài) 非功能性的影響因素,骨天然牙：

9、有牙周膜存在 骨種植體：骨結(jié)合,種植體的表面積,直徑4mm，長(zhǎng)度12mm的螺旋狀種植體的表面面積基本類似于天然牙牙周膜面積（磨牙除外）,受植區(qū)骨的質(zhì)量,密度高，致密的骨組織：多顆牙缺失時(shí)，可以選擇固定橋修復(fù) 密度較低的骨組織：盡量增加種植體數(shù)量，以分散咬合力。,牙槽骨的傾斜,磨牙一般可以沿軸向位置植入 如牙槽骨傾斜明顯，種植體會(huì)受到過(guò)大的剪切力，應(yīng)增加種植體數(shù)量。,過(guò)大的缺牙間隙,可能造成恢復(fù)的牙冠過(guò)寬，與種植體直徑相比過(guò)大，下頜側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，種植體受過(guò)大的剪切力。 增加種植體數(shù)量 聯(lián)冠修復(fù),牙弓的形態(tài),無(wú)牙牙合時(shí) 尖圓形牙弓：種植體排列有利于應(yīng)力分散 方圓形牙弓：應(yīng)力分散較差 卵圓形牙弓：介于

10、兩者之間,固定修復(fù)：68顆種植體 覆蓋義齒：24顆種植體,對(duì)頜牙的狀態(tài),對(duì)頜牙為天然牙：咬合力大 對(duì)頜牙為固定義齒：咬合力大 對(duì)頜牙為活動(dòng)義齒：咬合力小,非功能性的影響因素,磨牙癥 不良口腔習(xí)慣：如咬硬物、咬筆等 系統(tǒng)性疾?。号两鹕?、癲癇等,影響種植體的長(zhǎng)度和直徑的因素,直徑：天然牙釉牙骨質(zhì)界下2mm為參考,影響種植體的位置和角度的因素,種植體植入的方向或角度 種植體的垂直位置 種植體的頰舌向位置 種植體的近遠(yuǎn)中位置 冠根比例關(guān)系,種植體植入的方向或角度,盡量與天然牙一致（咬合的角度） 符合生物力學(xué)原則，避免應(yīng)力集中 考慮支持骨組織條件,齦緣下2mm左右 與鄰牙牙槽骨等高 但在牙周病患者，應(yīng)以釉牙骨質(zhì)界為依據(jù)，在其下約4mm位置,種植體的垂直位置,種植體的近遠(yuǎn)中位置,種植體中心與天然牙近缺隙側(cè)鄰面之間理想距離：R（種植體半徑）2mm 種植體中心與天然牙近缺隙側(cè)鄰面之間最小距離：R（種植體半徑）1.5m