在种植义齿修复中，生物力学相容性差是种植义齿修复失败的一个 至关重要的原因［1］。在临床工作中经常遇到骨量不足或腔、窦、神经管等影响而 选用较短或较细的种植体的情况，当两种不同型号的种植体联合应用并作为固定桥支持基牙 时其生物力学相容性是否有差异，掌握此种情况FPD应力分布规律对提高种植义齿的远期成 功率有重要意义。本文利用3D-FEM对此进行了生物力学分析，研究其对种植体周围支持组织 的影响，为临床设计提供理论基础。

材料和方法

　　一、模型的结构基础：选择一牙齿脱落的成年型下颌骨作为构建FEM模型的结构 基础，其符合或超过Misch建立的牙槽骨四种分型的Division A［2］。本模型是以第 二磨牙存在时的远中面向前截取30mm下颌骨骨段，其平均高度及宽度分别为30mm及12.5 mm。沿颊舌向切成15个切片(德国Leitz-1600高速锯切片切)。切片的位置同每一个切片上皮 质骨及网状骨的厚度可通过测微计(无锡0-100mm镀铬游标卡尺)测得，并于计算机(SGI工作 站)上建立模型，种植体植入(位于模型两端外10mm的中点)和桥体连接均在计算机上进行。 根据计算机计算和结果显示的需要设垂直加载270N、水平加载100N，此加载均在人最大咬合 力范围之内［2］。模型采取近远中端固定，具体见图1。

图1　本研究所建立的FEM模型及其单元划分

　　二、材料的力学参数：从资料［3］中可以得到所用材料的杨氏模量和泊松比见表1。

表1　材料的力学性质
 

材料	杨氏模量(MPa)	泊松比(r)
松质骨	490	0.30
纯　钛	111600	0.35
不锈钢	206000	0.28
密质骨	9807	0.32

　　三、种植体的选择：近中侧种植体的直径/长度(单位：mm)均为4/10；远中 侧分别为4/10，4/7，3/10三种情况(A、B、C三种组合情况)。
　　注：①所设近中侧种植体依据Branemark种植系统临床常用型号；②为计算分析简便，将Bra nemark种植体形状简化为等直圆柱状；③种植体联合修复后龈上高度均为8mm。
　　四、研究内容：对固定桥两端种植体在上述三种组合情况分别于桥正中垂直及水平加载时种 植体及其周围骨组织应力分布进行分析并计算出两侧种植体周围骨组织最大应力值及其最大 应力点的位移值。
　　五、划分单元：通过计算机划分单元，模型共有节点18063个，组成16714个单元，其中六面 体单元15454个，五面体单元1260个。
　　六、假设条件：在本研究中使用下列条件：①在模型中所用材料都是均质各向同性且呈线弹 型；②种植体与骨呈100%的结合状态；③种植体植入角度近远中无倾斜，颊舌向以正常下颌 牙的长轴方向为准。
　　七、计算：在计算中使用MSC/NASTRAN结构分析程序，结果通过种植体与周围骨组织界面的 最大应力值及位移值(压应力侧最大应力点)给出。
结　　果

　　一、在固定桥垂直或水平加载时应力集中区均位于种植体颈部周围骨组织界面， 最大应力点位于此区的最上点。垂直加载时种植体加载侧主要为拉应力，远离加载侧为压应 力；水平加载时种植体加载侧(颊侧)为拉应力，对侧(舌侧)为压应力。其最大应力值(压应 力)见表2，图2～4。

图2　垂直加载时A组合种植体周围骨组织的应力分布

图3　垂直加载时B组合模型和种植体的位移

图4　垂直加载时C组合种植体和桥体的位移

表2　最大应力值(单位：MPa)

	垂直加载		水平加载
	近中	远中	近中	远中
A	-25.26	-25.26	-15.41	-15.41
B	-26.68	-29.64	-16.80	-19.91
C	-26.43	-29.36	-16.73	-19.83

二、最大应力点位移值见表3。 表3　最大压应力点位移值(单位：10-4m)

讨　　论

　　一、相同型号的种植体支持式固定桥(A)
　　垂直加载时，应力集中区位于种植体颈周远离加载侧的骨皮质区；水平加载时，应力集中区 位于种植体加载另一侧的颈周骨皮质界面，此时的Von-mise应力主要表现为压应力，骨松质 界面应力较小。另外水平加载时种植体骨界面还存在一种剪应力，由于其对本固定桥受力影 响不大，此处将不对其加以讨论。此时两种植体的形变相同，位移相同，周围骨组织区的最 大应力值也相同，并均小于B、C组合固定桥的相应值。种植体支持骨的稳定性是判断其是否 成功的重要标准［4］。骨的吸收除与龈沟深度及龈反应有关以外，决定性因素还在 于应力集中及应力的大小［4］。由于此时固定桥两种植体应力分布均衡且骨组织应 力集中区的最大应力值在相同条件下均小于B、C组合固定桥的相应值，因而可引起的支持骨 吸收的程度最小或不能引起吸收，适当而无过大的力的作用有利于骨代谢，这基本符合固定 桥生物力学合理的应力分布原则和固定桥的修复原则，有利于种植义齿的远期成功。
　　二、单因素改变直径或长度种植体支持式固定桥(B、C)
　　B、C组合的固定桥在相同受载时其应力集中区和应力的性质及分布范围基本同A。但两种植 体周围骨组织的应力不相等，远中侧种植体周围骨组织最大应力值比近中侧大，且两侧的最 大应力值均大于A时的相应值。此时近中侧种植体本身变形大，位移较远中侧小，即强壮侧 种植体本身受力大；相反，远中侧种植体本身变形较近中侧小，位移却较近中侧者大，骨组 织中应力也较大。至目前为止，通过不断的研究和应用，人们发现种植义齿的总体设计和种 植体周围组织的应力分布不适宜是导致种植义齿失败的主要原因之一［5］，而生物 力学的影响在种植体周围的骨组织的寿命中起重要作用［6］。因此此种情形的力学 分布不但强壮侧种植体本身受力较大，易折损，而且两侧种植体周围骨组织的压迫吸收的危 险性较A时增加，尤以远中侧为甚，不利于种植体支持骨的稳定和种植固定桥的远期成功。
　　从本文可以看出：首先，两单位种植体支持式固定桥的应力集中部位是位于种植体颈周表层 骨组织，符合以往的研究［7］；其次，通过种植体直径或长度的改变，引起种植体 表面积的改变，将影响到种植体及其周围骨组织的力学分布进一步证明了Misch的理论；再 次，种植体中较强壮者承担牙　合力较大，而薄弱者周 围骨组织中的应力较大，这基本和天然牙完全固定桥的力学研究［8］一致。因此在 种植固定桥修复工作中应注意作为基牙的种植体型号的选择，尽量保证种植体之间应力分布 均衡，遵循固定桥的基本修复原则，以提高种植义齿的远期成功率。

作者单位：张理生（长春，白求恩医科大学口腔医学院　130041）
周延民（长春，白求恩医科大学口腔医学院　130041）　
孟维艳（长春，白求恩医科大学口腔医学院　130041）

参　考　文　献

1，魏红.有限元法在种植义齿应力分布研究中的应用(综述).国外医学口 腔分册，1996，23(3)：161.
2，Misch CE.Contemporary implant dentistry.eds.St.Louit,Mosby-year Bood.Inc, 1993:131.
3，Chen Jiyong,Zhou Jimin,Zhang Xingdong，et al.Proceedings of “bioceramics and the humanody”,ed.A.Ravaglioli & A.Krajewski,Elservier,1991,P78.
4，钟申，刘宝林，黄洪章.影响种植体成功的诸因素分析.实用口腔医学杂志，1992，8(2) ：112.
5，赵士杰，韩科，主编.临床口腔种植学.第1版.北京：中国标准出版社，1994，6.
6，Meijer HJA,Kuiper JH,Starmans FJM,et al.Stress distribution around dental implants:Influence of superstructure,length of implants,and height of mandible. J Prosthet Dent,1992,68(1):96.
7，Lozada JL,Abbate MF,Plssarello FA.et al.Comparative three-dimensional ana lysis of two finite-element endosseous implant designs.J Oral Implant,1994,20(4) :315.
8，朱希涛，周书敏，李伯芹.完全固定桥基牙及其支持组织的光测应力分析，北京医学院学 报，1983，15(4)：293.