当前人工种植牙生物力学探究进展.doc

当前人工种植牙生物力学探究进展.doc当前人工种植牙生物力学探究进展
人工种植牙生物力学相容性是种植牙成功的不可忽视的一个重要方面,过大或过小的应力均可引起牙周骨组织的吸收或萎缩,从而导致人工种植牙的失败。本文通过种植体的材料,种植体的形态结构,种植体长度及直径,种植体和上部结构的连接方式等因素对应力分布的影响,把近年来人工种植牙生物力学探究进展简略的进行综述。
种植义齿是口腔科领域中发展最快,最令人兴奋的一个分支,已成为和高速涡轮牙机、全景X线机、高分子粘固材料并列的20世纪牙科发展的四项重大突破之一。一个成功的人工种植体应该和骨组织直接结合,形成良好的生物力学相容性,将咀嚼压力均匀分布到四周骨组织,应力过大或过小,都无益于种植牙周骨组织的重建,都将导致种植牙的失败。据此,本文特将人工种植牙的生物力学探究进展作一概述。
1 应力分布探究方法的发展
在20世纪70年代以前,生物力学探究和应力分布的检测多采用电测法和光弹法,电测法和光弹法属于实验应力分析法。电测法是实验应力分析方法中最基本的方法之一,它的灵敏度和精确度较高,可用于现场测定,用于各种复杂环境下丈量多种力学参数,但电测法只能逐点丈量物件表面的应变,且仅能获得应变片所在位置的应变均匀值,不能直观得出构件应力分布的全貌,在环境条件恶劣时误差较大。光弹应力分析法具有直观性和全场性的优点,可用以分析各种外形的复杂构件和表面应力,也是口腔生物力学常采用的探究方法,但光弹法不能把材料力学和弹性理论联系起来,如不能计算出模型内任意处的应力值和位移值。自从1973年Theresher和Farah几乎同时将有限元法(finite element method,FEM)应用于口腔医学领域,FEM已成为一种有效的数学工具,在口腔生物力学探究中得到广泛应用。FEM具有以下优点:可以正确地表达复杂的几何外形;可以在同一模型上对不同性质的材料进行力学分析;可以进行复杂载荷条件下的应力分析;模型的转换较为简便;对应力的内部状态及其它力学性能定量测定的代表性好,同时FEM在应用中自身也不断得到完善,其中从二维到三维是FEM发展的一个奔腾。1976年分析了多孔圆柱种植体界面的应力分布,将FEM引进了口腔种植领域,从此,有关种植义齿生物力学的探究进进了一个新的阶段。Meijer等[1]将二维有限元法和三维有限元法进行了比较,以为后者的模型相似性好,可客观反映被分析受力结构的信息,但是有限元法的单元在大小、外形、数目、载荷情况、假设条件和真实情况差异及边界条件等均影响结果。因此,为使结果更加真实可信,有限元法的探究手段不断完善,目前已从静态探究发展到动态探究,并有向非线性发展的趋向。
2 种植体材料对应力分布的影响
人工牙种植体的探究和应用已有30多年的历史,但迄今为止,只有少数几种材料的种植体为人们所接受,其中应用历史最长、也最广泛的是钛质种植体,金属钛具有良好的生物相容性,和骨组织形成紧密、牢固的结合,而且其弹性模量和骨很接近,和骨结合所形成的界面是动态的,在适当负荷的刺激下,种植体和骨的接触程度在一年后会从53%增加到74%[2],所以说钛是一种理想的种植材料。Mailath(1989)等[3]用有限元法对种植体材料进行了探究得出结论,种植体材料的弹性模量至少为110,000N/mm2(
×10MPa)。Clelland(199