收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

愈合时间对Ⅲ类骨质中微种植体稳定性影响的三维有限元分析

刘一冰  
【摘要】:目的:正畸治疗过程中支抗的控制是影响治疗效果的关键因素。微种植体支抗与腭杆、舌弓、口外弓等传统支抗相比,凭借其操作简便、创伤小、成本低以及疗效可靠等优点,成为近年来正畸领域的研究热点并越来越多的应用于临床。 微种植体为正畸治疗提供强支抗的前提是微种植体自身的稳定性,而其稳定性与颌骨质量密切相关。颌骨质量在人群中有很大的变异,临床应用中常发现有些青少年具有较薄的皮质骨,植入种植体时初期稳定性较差,延长愈合时间及调整载荷力值是否能提高种植体成功率很少有报道。 微种植体的固位形式主要有机械嵌合力和生物结合两种方式。机械嵌合力主要是在种植体植入初期,还未形成骨结合的情况下,由微种植体与骨组织之间的摩擦力提供。生物结合又分为纤维结合(种植体与骨组织间存在一层非矿化的纤维结缔组织)、骨结合(种植体与骨组织直接接触,其间不存在骨以外的组织,达到种植体与骨组织在结构和功能上的直接联系)以及混合性结合。 研究表明,微种植体加载前的愈合时间会对其稳定性产生一定影响,但最佳加载时间仍存在争议。传统观点认为,种植体植入后,应保证一定的骨愈合过程再加载,以提高骨结合率,从而保证其稳定性。而近年来一种新的观点认为,种植体植入早期固位良好者一定限度的微动有利于骨结合,这为微种植体即刻加载提供了依据。 研究种植体支抗的方法很多,近年来证明三维有限元是一种有效的力学分析方法。应用三维有限元进行分析可以更为精确的模拟实物内部的结构和组织学变化。因此三维有限元法现在广泛的应用于正畸领域中。 本实验拟采用三维有限元方法,建立Ⅲ类骨的模型及种植体支抗模型,通过加载前不同愈合时间微种植体-骨接触面的不同,对模型进行应力分析,从而观察及比较Ⅲ类骨不同愈合时间对微种植体稳定性的影响,为指导临床应用提供理论依据,提高种植的成功率。 方法: 1实验设备 计算机:台式,(Intel(R) Xeon(R) CPU E5-1650,3.20GHz:8G内存,win7,64bit位操作系统) 软件包:Catia V5,Hyperworks11.0,Abaqus6.10 2微种植体-颌骨模型的设定 2.1建立颌骨模型 依据一女性志愿者上颌骨左侧第二前磨牙与第一磨牙之间种植体植入部位的颌骨CT纵断面,建立颌骨模型。颌骨表面部分为皮质骨,厚度为0.7mm,内部为松质骨。根据实际的尺寸,将断面简化成等腰梯形,断面尺寸:上表面宽15mm,下表面宽13.5mm,高7.5mm。然后用面拉伸成长20mm的六面体。 2.2建立微种植体模型 根据临床常用正畸微种植体形态建立微种植体模型,数据如下:总长度12mm,骨内段总长度8mm、直径1.6mm、螺纹高度0.2mm、刃状螺纹顶角60°、螺距0.6mm。 2.3装配微型种植体-上颌骨实体模型 将颌骨及微种植体按照相应位置进行装配得到微种植体-颌骨模型。在种植体颈部分别施加1N及2N的正畸力。设定以龈方为Y轴正向,以远中为X轴正向,以种植体长轴为Z轴。加载方向为平行于X-Y平面(垂直于种植体长轴)与Y轴平行方向相反(牙合方)的正畸力。 2.4实验分组设计: 2.4.1即刻加载组(Immediate Load,IL): 采用库仑摩擦模型模拟非骨结合状态,摩擦系数μ=0.2。同时采用过盈配合的方法模拟种植体骨界面的初始应力。 即刻加载1组(Immediate Loading1,IL1):设定过盈量为0.03; 即刻加载2组(Immediate Loading2,IL2):设定过盈量为0.05; 即刻加载3组(Immediate Loading3,IL3):设定过盈量为0.1; 2.4.2早期加载组(Early Loading, EL)及延期加载组(Delay Loading,DL): EL组和DL组分别模拟愈合3周后及愈合7周后加载的情况,以微种植体-骨结合率(bone-implant contact rate,BIC)定义两组的微种植体-骨接触面: EL组:BIC=34% DL组:BIC=44% 通过微种植体-骨界面不同比例的骨结合和非骨结合来模拟不同微种植体-骨结合率。骨结合与非骨结合区域间隔出现,并随机分配。骨结合区域骨组织和种植体界面单元在载荷作用下相对位移为0,为固定接触;非骨结合区域界面单元在外力作用下允许相对滑动,摩擦系数μ=0.2。 3材料 3.1材料属性 假设种植体,皮质骨和松质骨均为连续,均匀,各向同性的线弹性材料,材料变形为弹性小变形。 3.2实体建模 利用电子计算机技术,按照实际尺寸,建立颌骨和微种植体的三维模型,形成装配。 3.3网格划分 利用电子计算机技术,导入三维模型到有限元建模软件Hyperwork11.0的Hypermesh模块中对模型进行网格细化。 3.4部件连接 将有限元网格模型导入到Abaqus6.10中,建立各部分相应的接触面。 4计算结果 利用Hyperworks11.0的Hyperview模块查看计算结果,并采集各组的Von-Mises应力值及位移值。分析微种植体-骨界面及微种植体的的应力分布、应变规律。 结果: 1建立了不同愈合时间下的微种植体-颌骨模型,其几何相似性及生物力学相似性好,满足力学运算要求。 2微种植体上应力及位移分布:所有工况下微种植体的Von-Mises应力主要分布在其骨内与皮质骨接触的区域;位移主要集中在骨外部分,骨内部分主要集中在与皮质骨接触的区域。 3微种植体-骨界面的应力及位移分布:颌骨内所有工况Von-Mises应力分布主要集中在皮质骨范围内,应力在其范围内迅速衰减,松质骨范围内的应力较小;EL组和DL组,位移在皮质骨范围内较为集中,在松质骨内迅速减小;而在IL组,位移峰值分布在皮质骨区域内,但是位移的变化在整个颌骨内呈现波浪形,波浪的顶点数值出现在每个螺纹的刃状部。 4愈合时间对微种植体-骨界面应力、位移的影响:IL组具有较高的应力和位移峰值,EL组和DL组的应力及位移峰值基本相同。说明在皮质骨较薄的Ⅲ类骨质中,34%的骨结合率即足以提供微种植体所需的稳定性。 5不同过盈量对微种植体-骨界面应力的影响:IL1~IL3组的应力峰值可见过盈量的大小与微种植体-骨界面的应力基本呈正相关,且对同一过盈量而言,不加载、加载1N或2N的力值,其应力峰值并无变化。这说明在种植体植入初期,微种植体-骨界面的应力基本由微种植体和骨的机械嵌合力提供,1N~2N的正畸加载对骨界面无明显影响。 结论: 1微种植体-骨界面的应力分布主要集中于皮质骨范围内,松质骨范围内的应力较小; 2在种植体植入初期,微种植体-骨界面的应力基本由微种植体和骨的机械嵌合力提供,1N~2N的正畸加载对骨界面无明显影响。提示在Ⅲ类骨质中可以进行适量力值的即刻加载; 334%的骨结合率即可以提供微种植体所需的稳定性; 4在Ⅲ类骨质中减少载荷力值可以降低微种植体-骨界面应力、位移峰值,使微种植体-骨界面应力更加均匀,有利于微种植体的稳定性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 鲁颖娟;常少海;;微种植体初期稳定性的影响因素[J];国际口腔医学杂志;2013年03期
2 陈岩;李云华;孟兴凯;杨荷荷;;口腔正畸微种植体的实验研究[J];内蒙古医学院学报;2006年06期
3 房伟;丁寅;郭向红;王琪;孔亮;陈曦;;双变量正畸微种植体骨块三维有限元模型的建立[J];临床口腔医学杂志;2007年08期
4 樊永杰;张保荣;;口腔正畸微种植体的实验研究[J];包头医学院学报;2009年02期
5 武秀萍;赵志河;李冰;李振强;;植入术式对微种植体生物力学性能的影响[J];临床口腔医学杂志;2010年03期
6 段昌华;唐开红;;微种植体用于修复治疗前局部牙列矫正临床效果研究[J];中国实用口腔科杂志;2010年03期
7 胡勤伟;陶列;赵宁;;正畸治疗中微种植体支抗的患者接受度调查[J];上海口腔医学;2010年06期
8 张梦洁;孙应明;王晓波;章加宇;;正畸微种植体精确植入的初步临床研究[J];国际口腔医学杂志;2011年05期
9 李冠娥;黄亮;张彬;李金源;王立妍;刘柯;;低骨代谢对不同直径微种植体即刻负载稳定性的影响[J];广东医学;2012年01期
10 王英大;;微种植体用于修复治疗前局部牙列矫正疗效观察[J];白求恩军医学院学报;2012年02期
11 李瑶琴;胡建;;微种植体在口腔临床医学中的应用[J];口腔生物医学;2012年02期
12 颜丹;王建国;张锡忠;;不同骨内段直径对支抗微种植体和颌骨表面影响的三维有限元分析[J];天津医药;2013年01期
13 黄万涛;周学历;王晓芹;孙国玺;;微种植体应力分析的研究进展[J];中国医学创新;2013年14期
14 杨涛;华泽权;;骨代谢率对即刻负载微种植体的稳定性影响[J];中国口腔种植学杂志;2013年02期
15 单丽华;周冠军;栗兴超;郄会;董福生;;不同愈合期施加载荷对正畸微种植体稳定性影响的研究[J];华西口腔医学杂志;2013年06期
16 鲁颖娟;常少海;伍虹;余艳崧;叶玉珊;常岚茹;王为;;不同力作用下微种植体长度和直径的双变量优化分析[J];华西口腔医学杂志;2014年01期
17 刘晓惠;陈岩;;影响正畸微种植体初始稳定性的相关因素分析[J];医学综述;2014年08期
18 翟荣萍;陈岩;;正畸微种植体稳定性的研究[J];转化医学杂志;2014年04期
19 ;植入角度及生物力学与种植体的稳定性[J];中国组织工程研究;2012年30期
20 杨秀峰;陈岩;乌兰其其格;包雪梅;成全;刘晓晨;李晓晖;;自攻型不锈钢正畸微种植体的组织学研究[J];内蒙古医学院学报;2012年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 武冠英;徐宝华;;应用微种植体做支抗压低上颌第一磨牙的临床研究[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年
2 郑青青;邱海鸥;;微种植体植物入术围手术期的护理[A];全国口腔护理新进展研讨会论文汇编[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 姜琳;微种植体支抗宏观结构的生物力学优化设计和分析[D];第四军医大学;2010年
2 唐甜;不同愈合时间下正畸微种植体稳定性的研究[D];四川大学;2007年
3 公柏娟;新型正畸支抗用微种植体钛合金的制备与生物相容性研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 颜丹;不同形态特征微种植体的生物力学研究[D];天津医科大学;2013年
2 张晓丽;不同载荷方式及生理性咬合对近根微种植体稳定性影响的三维有限元分析[D];河北医科大学;2015年
3 丁元圣;含氟羟基磷灰石涂层(FHA)钛合金正畸微种植体对骨结合界面周围炎症的影响[D];佳木斯大学;2015年
4 朱青;微型种植体单一载荷与复合载荷的生物力学效应及规律[D];河北医科大学;2015年
5 蒋雨楠;延期加载对微种植体稳定性和骨改建的影响[D];上海交通大学;2014年
6 刘恒朗;成人腭部微种植体植入部位骨厚度和骨皮质密度的锥形束CT研究[D];重庆医科大学;2015年
7 贺娇娇;可降解微种植体支抗的实验研究[D];吉林大学;2016年
8 王震东;与微种植体支抗临床应用相关的多因素分析[D];南京医科大学;2005年
9 白晶;微种植体界面及其稳定性的实验研究[D];吉林大学;2007年
10 杨光银;微种植体与颌骨三维有限元模型的建立及生物力学研究[D];重庆医科大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978