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　　摘要種植義齒的生物力學(xué)相容性是影響種植義齒的遠(yuǎn)期成功率的主要因素之一。本文從種植材料、種植體形態(tài)、種植體表面結(jié)構(gòu)、種植數(shù)量、種植體在頜骨內(nèi)的排列與分布、受植區(qū)頜骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面對(duì)種植義齒下部結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)特性作一綜述。自Branemarkr提出骨結(jié)合理論以來(lái)，種植義齒已成功地應(yīng)用于臨床，解決了以往傳統(tǒng)義齒……
　　自Branemarkr提出骨結(jié)合理論以來(lái)，種植義齒已成功地應(yīng)用于臨床，解決了以往傳統(tǒng)義齒的固位、舒適等問(wèn)題，取得較好的修復(fù)效果。但臨床上仍常出現(xiàn)種植體周?chē)墙M織吸收、種值體斷裂、松動(dòng)、脫落等問(wèn)題[1，2].許多學(xué)者認(rèn)為種植義齒的生物力學(xué)相容性是影響種植義齒遠(yuǎn)期成功率的主要因素之一。本文對(duì)種植義齒下部結(jié)構(gòu)生物力學(xué)研究概況作一綜述。
　　1 種植材料對(duì)種植義齒生物力學(xué)的影響
　　Nishihara等[5]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明種植體周?chē)莾?nèi)的應(yīng)力分布與種植材料的性質(zhì)、材料的彈性模量關(guān)系不大，而是多的與種植體的形態(tài)、頜骨的形態(tài)及結(jié)構(gòu)有關(guān)。Rieger等用三維有限元法（finite element method，F(xiàn)EM）分析，也得出相類(lèi)似的結(jié)果。但從生物力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，不同材料和不同彈性模量的種植體對(duì)應(yīng)力在種植體骨界面的分布是有影響的。鄒敬才等[4]用有限元法在5種不同彈性模量、相同的負(fù)荷條件下，對(duì)單螺旋形種植體骨界面的應(yīng)力分布規(guī)律作比較，結(jié)果表明種植體的彈性模量越高，種植體頸周骨內(nèi)應(yīng)力越小，而根端骨內(nèi)應(yīng)力越大；種植體彈性模量越低，種植體與骨界面的相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)就越大。適宜的種植體的彈性模量在70000MPa以上。
　　由于金屬及金屬合金材料具有優(yōu)良的生物力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于種植體的制作，其中鈦與鈦合金等被認(rèn)為是最合適的種植材料。近年來(lái)許多學(xué)者研究了用生物陶瓷作為種植材料[5]，認(rèn)為生物陶瓷種植體在植入后的始階段可以獲得較鈦及其合金更好的生物相容性，但在行使功能后終因生物陶瓷本身力學(xué)上的易碎性導(dǎo)致生物陶瓷種植體生物力學(xué)的相容性較差，Glantz等[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了陶瓷種植體和陶瓷涂層的種植體因生物力學(xué)上有較差的相容性導(dǎo)致種植后較高的失敗率。
　　2　種植體的形態(tài)對(duì)種植義齒生物力學(xué)的影響
　　Victor[7]用三維有限元法對(duì)3種不同種植體系統(tǒng)（Branemark系統(tǒng)、Bud系統(tǒng)、IMZ系統(tǒng)）的不同形態(tài)的種植體，在不同的加載條件下，種植體周?chē)莾?nèi)的應(yīng)力分布情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明3種不同種植體周?chē)莾?nèi)最大應(yīng)力均位于種植體頸部周?chē)头N植體翼的下方，且越近種植體根尖部，骨內(nèi)應(yīng)力越小。種植體的翼可以減少應(yīng)力在種植體及其周?chē)莾?nèi)的分布，去掉翼不但增大種植體頸部骨的應(yīng)力，而且將改變整個(gè)應(yīng)力分布的情況。在其他因素不變的情況下，增大種植體頸部直徑，種植體周?chē)べ|(zhì)骨內(nèi)應(yīng)力大大降低，故認(rèn)為種植體頸部的直徑對(duì)種植體周?chē)膽?yīng)力分布水平影響最大，兩者呈負(fù)相關(guān)。岑遠(yuǎn)坤等[8]對(duì)葉狀與柱狀種植體支持的全下頜種植覆蓋義齒在不同牙位下應(yīng)力分布的情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明葉狀種植體與柱狀種植體應(yīng)力分布的基本規(guī)律相似，種植體頸部以及其周?chē)墓瞧べ|(zhì)界面均為應(yīng)力集中區(qū)。但葉狀種植體在其頰舌面與近遠(yuǎn)中面交界的尖銳線(xiàn)角處，應(yīng)力集中更明顯，其骨界面的應(yīng)力峰值均大于柱狀種植體。Holmgren等[9]研究認(rèn)為圓錐形種植體比圓椎狀種植體更有利于種植體骨界面的應(yīng)力分布，黃輝等[10]研究認(rèn)為螺旋形種植體螺旋頂角的改變可以導(dǎo)致種植體在支持組織內(nèi)應(yīng)力分布水平的變化，并指出螺旋頂角為60o的種植體應(yīng)力分布最合理。
　　3　種植體的表面結(jié)構(gòu)對(duì)種植義齒生物力學(xué)的影響
　　有學(xué)者從生物力學(xué)角度研究認(rèn)為表面有微孔的種植體會(huì)形成更好的種植體-骨界面結(jié)合，當(dāng)孔徑為50-200μm時(shí)可獲得最佳的結(jié)合強(qiáng)度。陳安玉[11]研究表明由于表面微孔的存在，可在種植體骨界面形成機(jī)械的鎖結(jié)作用，從而改變微界面應(yīng)力的作用方式，使得在大界面上每一個(gè)區(qū)域均有小界面的壓應(yīng)力存在，使拉應(yīng)力和剪應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力；另一方面微孔增加了界面的接觸面積，降低了平均應(yīng)力水平，從而更有利于應(yīng)力的合理分布。
　　近年來(lái)許多學(xué)者提出種植體表面的生物活性涂層可以誘導(dǎo)骨性結(jié)合。Michael等[12]經(jīng)臨床觀(guān)察報(bào)告HA涂層種植體成功率（7-8年）達(dá)97.5%，Adell認(rèn)為HA涂層種植體有利于早期愈合。有學(xué)者研究表明BTG鈦基復(fù)合種植體植入頜骨內(nèi)后，早期固位優(yōu)于鈦種植體，具有較高的界面結(jié)合強(qiáng)度，并且在界面上可產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合、金屬結(jié)合、機(jī)械結(jié)合3種方式。但也有資料提示隨著種植體接受功能負(fù)荷時(shí)間的延長(zhǎng)，成功率下降，臨床上亦出現(xiàn)涂層與鈦芯結(jié)合強(qiáng)度不足導(dǎo)致涂層剝落者。
　　4　種植體的數(shù)量以及在頜骨內(nèi)的排列與分布對(duì)種植義齒生物力學(xué)的影響
　　種植義齒由多個(gè)種植體支持時(shí)，應(yīng)力分布情況由種植體的數(shù)量，種植體在頜骨內(nèi)的方向、排列所決定。一般認(rèn)為種植體的數(shù)目越多，每個(gè)種植體上承擔(dān)的應(yīng)力就越小。Skalak研究認(rèn)為多個(gè)種植體支持的種植義齒當(dāng)受到水平方向力作用時(shí)，力量可以較均勻地分散到各個(gè)種植體，且分散到每個(gè)種植體上的力量要小于總作用力。當(dāng)垂直方向力作用于種植義齒時(shí)，力量不會(huì)均勻地分散到每個(gè)種植體，越靠近作用力點(diǎn)的種植體受力越大。
　　對(duì)于全口種植義齒，Skalak認(rèn)為4-6枚種植體即可支持全口固定種植義齒。Bschwartzman研究表明4個(gè)或5個(gè)種植體支持的全頜種植義齒在應(yīng)力分布規(guī)律上無(wú)差異，并認(rèn)為當(dāng)垂直負(fù)荷作用于全頜種植義齒遠(yuǎn)端懸臂梁時(shí)，最靠近懸臂梁端的種植體產(chǎn)生的應(yīng)力最大。Davis通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出相似的結(jié)果。Osier[13]用靜態(tài)工程原理分析進(jìn)一步指出最靠近懸臂梁的種植體所承受的負(fù)荷通常是總負(fù)荷的2.5-5倍，是非懸臂梁狀態(tài)的1.75-3.5倍，主要承受的是壓應(yīng)力，而遠(yuǎn)離懸臂梁端的種植體主要承受張應(yīng)力。懸臂梁越長(zhǎng)，末端種植體所受的應(yīng)力越大，故認(rèn)為在種植義齒設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用懸臂梁，如一定要使用懸臂梁時(shí)，種植體應(yīng)盡量離散，且懸臂梁的長(zhǎng)度不能超過(guò)種植所能承受的范圍。
　　Federick等[14]用光彈法研究了由2個(gè)種植體支持的全頜種植義齒的應(yīng)力分布，結(jié)果表明種植體在頜骨內(nèi)應(yīng)垂直于牙平面并平行放置，以利于牙力通過(guò)種植體垂直傳遞，減少種植體的力矩和界面過(guò)大應(yīng)力。但臨床上為取得共同的就位道，往往使種植體之間形成一定角度，Naert等[15]指出在同一牙弓中種植體之間的相互偏差角度不宜超過(guò)20o，以使負(fù)荷沒(méi)種植體長(zhǎng)軸傳導(dǎo)。Hertey等[16]研究表明，種植體在頜骨內(nèi)的分布呈曲線(xiàn)型排列較直線(xiàn)型排列者界面的應(yīng)力要小，種植體為直線(xiàn)型排列縮小了其后方向的分散程度，導(dǎo)致游離臂和抗力臂比例增大。
　　5　受植區(qū)頜骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)種植義齒生物力學(xué)的影響
　　從生物力學(xué)觀(guān)點(diǎn)看，頜骨是多相的、各向異性的、非均質(zhì)性的、多孔的復(fù)合體。人類(lèi)的頜骨是具有一定屈曲性的彈性體[17]，可以承受一定的壓力，但其皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨都有一定的抗張力和抗壓力的極限，當(dāng)頜骨受力水平高于其極限值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生微骨析，最后導(dǎo)致骨質(zhì)吸收破壞。
　　Lundgrens[18]指出種植體的成敗與頜骨骨皮質(zhì)的密度、厚度、頜骨的寬度以及受植床血供等直接相關(guān)。Jensen指出受植區(qū)的頜骨形態(tài)與結(jié)構(gòu)較整個(gè)頜骨的形態(tài)與結(jié)構(gòu)對(duì)種植義齒的應(yīng)力分布影響更大，一個(gè)理想的受植區(qū)頜骨至少要能提供10 mm的骨性結(jié)合區(qū)，其水平寬度至少為6mm.Victor等[7]用三維有限元法研究了由3種不同厚度皮質(zhì)骨的頜骨支持的種植體在不同的負(fù)荷下，種植體及其周?chē)莾?nèi)的應(yīng)力分布，結(jié)果表明3種情況下種植及骨界面應(yīng)力分布的規(guī)律基本相同，最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力均位于種植體的頸部周?chē)?。但最大拉?yīng)力、最大壓應(yīng)力的值卻有顯著差異。皮質(zhì)骨越厚，種植體及其周?chē)べ|(zhì)骨內(nèi)的應(yīng)力越小。但在垂直瞬間加載時(shí)，最大拉應(yīng)力位于種植體頸部，最大壓應(yīng)力位于種植體底部，當(dāng)種植體的頸部與底部同時(shí)位于皮質(zhì)骨內(nèi)時(shí)，可以明顯降低種植及其周?chē)莾?nèi)的應(yīng)力。Papavasilion[19]也指出當(dāng)皮質(zhì)骨缺乏時(shí)，可導(dǎo)致種植體骨界面的應(yīng)力增高，從而導(dǎo)致種植體周?chē)堑奈⒐钦邸?