远中种植体倾斜角度及悬臂梁长度对All-on-4种植义齿应力影响的光弹分析

摘要

口腔种植技术的应用成功的解决了传统全口义齿固位力差的缺点，并提高了患者的咀嚼效率。但是在后牙区种植时，由于下牙槽神经、上颌窦等解剖结构的存在，往往使临床种植较难进行。为此，学者们提出 All-on-4种植修复方案，即用近中2颗直式、远中2颗倾斜共4颗种植体支持的全口固定义齿。后牙区倾斜种植体的使用可以避开上颌窦及下牙槽神经，增加种植体骨内段的长度并能减小远中悬臂梁，理论上负重时力学分布更佳，一些临床研究也表明，倾斜种植体与直式种植体的生存率无统计学差异。目前，在All-on-4修复中，远中种植体的倾斜角度、游离端悬臂梁的长度等对种植体-骨界面应力的影响尚不十分清楚，需要进一步深入研究。光弹法是常用且有效的生物力学分析方法，并且已经被用于口腔医学研究领域，但传统光弹模型的制作过程较为复杂且精确度较低。因此，本研究拟利用 CAD/CAM技术准确设计制作远中种植体具有不同倾斜角度的 All-on-4种植义齿光弹模型，进而设计制作出上部支架，通过精确控制不同的后牙区种植体的倾斜角度及悬臂梁等参数，深入分析 All-on-4种植全口固定义齿的生物力学分布特征，为其临床应用提供参考。
　　目的：探讨计算机辅助设计制作无牙颌下颌骨 All-on-4种植义齿光弹模型的可行性，并采用光弹应力分析法，研究 All-on-4远中种植体不同的倾斜角度及悬臂梁长度对种植体周围骨组织应力的影响，以便为临床应用提供参考。
　　方法：1、CT扫描无牙颌下颌骨标本，保存后将数据输入Mimics软件获得无牙颌下颌骨三维模型，并在Geomagic Studio软件中进行编辑处理，截取双侧下颌升支之间、颏孔以上部分无牙颌下颌骨数据，加高其底座。用高度为13mm的圆柱体模拟种植体，在侧切牙区设计2个垂直圆柱体，双侧颏孔前6mm处分别设计1个向远中倾斜0°、15°、30°、45°的圆柱体，与之相应的悬臂梁的长度分别为20.4mm、18.2mm、15mm、9.3mm。将设计好的模块化无牙颌下颌骨All-on-4种植义齿模型数据输入SLA快速成型机中加工成型。按常规方法制取其光弹模型。
　　用 Geomagic软件根据下颌牙槽嵴形态及0°、30°复合基台的上部形态设计All-on-4种植义齿上部金属支架，支架高3mm，其底面下颌牙槽嵴骨面相距4mm，分别在4组金属支架表面一侧距远中种植体5mm、10mm、15mm处设计3个浅凹，并在对侧下颌第一磨牙中央窝处设计一个浅凹来指示加载位点。将4组金属支架数据输入SLA快速成型机中，制做树脂支架模型，采用熔模法铸造成型。
　　2、将种植体分别粘固在4组下颌光弹模型预留的种植窝洞中，安装复合基台，置于光弹仪上观测无初应力后，依次于单侧远中种植体上施加50N、100N、150N、200N垂直向力，观测拍摄种植体周围模型中的应力分布情况，并记录条纹级数。
　　3、分别将4组金属支架与相应的下颌光弹模型进行固定，施加20N扭矩。将模型置于光弹仪上观测无初应力后，依次在4组模型远中种植体对应的金属支架上施加50-200N垂直向力，观测拍摄种植体周围模型中的应力分布情况，并记录条纹级数。
　　4、分别在4组All-on-4种植义齿光弹模型距远中种植体0mm、5mm、10mm、15mm处及下颌第一磨牙中央窝处施加150N的垂直向力，进行观测拍摄，并记录条纹级数。
　　实验结果：
　　1、由计算机辅助设计制作无牙颌下颌骨All-on-4种植义齿光弹模型，其数字化模型可控性高、修改方便，借助快速成型技术制作的各组光弹模型相似度高，种植体定位和方向准确，金属支架与基台被动就位。
　　2、单颗倾斜种植体与All-on-4种植义齿远中倾斜种植体在相同载荷作用下，随着种植体的倾斜角度增加，两者均表现为种植体颈部应力增大的趋势；种植体垂直植入时应力主要集中在种植体根尖区，随种植体倾斜角度的增加，应力集中区域由种植体的根尖转移至种植体颈部；种植体倾斜角度相同时，All-on-4远中倾斜种植体周围骨组织应力较单颗倾斜种植体有所减小。
　　3、在单因素变化的研究中，远中种植体倾斜角度相同时，随悬臂梁长度增加，种植体周围模型中应力增大；悬臂梁长度相同时，种植体倾斜角度增大其周围模型中应力增大。远中种植体垂直植入时，应力主要集中在种植体根尖区；种植体向远中倾斜时，种植体颈部及根尖区均有明显应力集中。
　　4、模拟临床上牙列恢复到第一磨牙、All-on-4远中种植体倾斜角度及悬臂梁长度两种因素同时变化的情况，加载后远中种植体颈部及根尖区均可见明显应力集中趋势；随种植体倾斜角度增大，下颌第一磨牙处对应的悬臂梁长度相应减小，远中种植体周围支持组织的应力减小。
　　结论：借助计算机辅助设计与快速成型技术制作无牙颌下颌骨 All-on-4种植义齿光弹研究模型，可控性高，方便、快捷、精确；All-on-4远中种植体倾斜角度增加或支架远中悬臂梁长度增大，远中种植体周围支持组织的应力相应增大；在All-on-4种植义齿的人造牙列长度一定时，远中种植体倾斜角度的增大会相应减小咀嚼力臂的长度，表现为种植体周围组织应力值减小，说明悬臂梁长度对应力变化的影响大于种植体倾斜角度的影响。

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缩略语表

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前言

文献回顾

一、无牙颌种植义齿修复

二、All-on-4即刻种植修复

三、光弹应力分析法在口腔医学中的应用

四、快速成型技术在口腔医学中的应用

实验一 无牙颌下颌骨All-on-4种植义齿光弹模型的计算机辅助设计制作

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验二 All-on-4远中种植体倾斜角度对其周围骨组织应力的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验三 All-on-4悬臂梁长度对远中种植体周围骨组织应力的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验四 All-on-4远中种植体倾斜角度及悬臂梁长度相伴变化对远中种植体周围骨组织应力的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢