正畸文献阅读--不同正畸微种植体表面生物力学反应的有限元分析

目前，关于种植钉为保持稳定而需要的最小骨整合量并没有达成明确的共识。本研究旨在探讨不同骨植入界面对微种植体及其周围组织的影响。

材料及方法

使用mimics及geomagic studio软件模拟上颌前磨牙及磨牙区模型。以CT图像2mm厚度模拟骨小梁，牙根周0.2mm模拟牙周韧带，穿过骨内的种植体使用CAD软件模拟（长8mm，直径1.3mm，螺纹0.1mm，顶角60°，倾斜0.5mm）。种植体位置为前磨牙及磨牙间距牙槽骨3mm处（图1，1c，1d表示显示情况下不同的正畸加力方式：与合平面呈30°顺时针方向）。

将整体模型输入至有限元软件ANSYS Workbench。将模型做图2处理，经收敛测试0.5mm为合适的牙和骨的单位尺寸，小至0.2mm以适应较小的细节如牙周膜及微种植体。详细的有限元模型配置情况如表1。牙、骨、软组织及牙周韧带在模型中接触方式如表2。

图3表示现实中不同骨整合的情况（图3）。

表3表示皮质骨及骨小梁的各向异性的弹性系数

表4表示FE模型中应用的弹性系数，牙周组织为非线性关系，微种植体、牙组织认为其同质同向且呈线性关系。

结果

本实验得出26组实验数据，即在两种正畸给力方式下13组种植体不同骨整合情况的数据。

图4，图5表示在正畸牵引和转矩作用下不同骨整合种植体-周围组织界面的应力/应变有限元分析结果。其结果表明，当骨整合度为0%时，应力/应变几乎是均匀的，随后在1%时出现了明显的深色区域。15%整合度后，其力几乎集中在皮质骨区域而不是骨小梁区域。无论正畸何种加力方式，在前7个阶段均出现显著的变化（0-10%），在15%以后发生明显减小的区域有所不同。

图6，图7表示在正畸牵引和转矩作用下不同骨整合种植体-骨界面应力/应变的有限元分析结果。图6显示在牵引力作用下，皮质骨诱导应力远高于骨小梁。随着种植体-骨界面的变化，应力分布逐渐集中至微种植体颈部周围骨组织上，应变分布于应力相似。而在最初阶段（0-15%），最大应力处在骨小梁处而非皮质骨处。此外，图7显示转矩力作用下应力/应变变化与牵引力相似，在最初阶段，应力分布在整个种植体周围，随着骨与种植体的结合，其集中在微种植体颈部。应变情况最初集中在骨小梁处，随后至微种植体颈部。

图8表示骨整合度与生物力学特征之间的定量关系。8a，8b表示种植体周围组织平均应力/应变变化，8a显示在10%前，应力逐渐增加，随后有少量下降后继续增加，8b显示最初阶段应变显著减小，随后趋向稳定直到100%。8c，8d表示应力/应变随着皮质骨和骨小梁骨整合度的变化情况。8c显示最初应力迅速增加，随后下降，在15%后重新增加，8d结果与8c相似但其节点不是在骨小梁的15%处。8e显示无骨整合情况下位移量最大，从0-3%位移量迅速下降并趋于稳定。