植体长度的影响,测角和桥台测角应力分布模式:三维有限元分析

文摘

目的:这项研究的目的是调查如果倾斜的植入物的使用远端基生物比远端悬臂梁的使用。方法:三维无齿的上颌骨模型生成的计算机断层扫描图像。四个植入物被放置在pre-maxilla和钛棒用夹板固定住。保持假肢长度不变,六种不同的配置进行评估与远端植入不同长度(8毫米,10毫米,13毫米);测角(0,15、30、45°)和支承角(0,17日30°)。垂直负载(120 N)是应用于钛杆对应的位置左边第二前磨牙桥台。•冯•米塞斯应力值传送到高骨和植入桥台连接进行了评估。结果:记录的最大应力高骨和植入桥台连接为8毫米5.821 MPa和8.261 MPa垂直植入;5.358 MPa和8.131 MPa 10毫米植入;为13毫米和4.897 MPa和7.754 MPa垂直植入。 Tilted distal implants resulted in increased stress values for all variables: 8.906 MPa, 8.938 MPa and 8.994 MPa at the peri-implant bone and 14.636 MPa, 15.567 MPa and 16.872 MPa at the implant abutment junction for 15, 30 and 45° respectively. Conclusion: An increase in implant length resulted in a decrease in the stresses, whereas the tilted distal implants and abutments increased the stresses at the peri-implant bone and implant abutment junction of the implants.

关键字

使成角的植入物、有限元分析、应力分布,使成角、植入物的长度。

介绍

为无齿的人很难适应完整的假牙,康复与植入假体提供了相当大的支持功能和心理优势。然而,骨体积不足的情况下可能导致困难放置植入物(1]。临床管理可能包括手术修正,例如骨牙槽嵴的增大,窦高程,或神经重新定位2)或绕过上颌窦和稳定植入在颧骨过程(3]。然而,每一个上面提到的技术有几个缺点2,3]。

当窦提升不是一个选项,其他治疗选择可以考虑,包括添加一个或两个单位的远端悬臂,倾斜长植入支持假肢的后部分,或放置一个简短的植入支持的后部分假肢(4]。

传统的协议是垂直植入的位置,用夹板固定住一起固定假体(5]。这种类型的假体是由后悬臂梁为病人提供臼齿。最末端的植入物被放置在前磨牙的地区。目前,一些作者研究和报道的使用远端倾斜的植入物(6- - - - - -12]。倾斜允许再植入的位置,这就增加了植入骨头接触面积和程度也植入主要稳定(雷竞技网页版13]。窦腔的受损骨骼可以规避,从而减少悬臂长度与同等数量的咀嚼的单位,导致减少力的时刻,从而改善载荷分布(14- - - - - -16]。倾斜的植入物需要纠正牙角/ preangled牙时帮助临床医生避免解剖结构将植入物(17]。然而,应力诱导通过preangled牙颈带的植入物由于时刻可以主导因素影响恢复的成功。

纵向和横向负载从咀嚼引起轴力和弯矩和导致植入物以及压力梯度的骨头。强调更集中在日冕impant的一部分。牙周韧带的神经受体对于口腔触觉功能至关重要。他们负责主动触觉敏感,我。e、歧视性的能力检测咬合的厚度。被动触觉敏感,我。e,检测阈值的压力,以及抑制反应取决于牙周受体的存在。因此,在患者部分或完全丧失牙齿和随后的牙周韧带在各自的区域,减少了主动和被动触觉敏感性可能会假定。否则,由于缺少一个抑制反射机制,提高最大咬部队有望当牙齿被植入物(18]。从植入荷载传递到周围的骨头还取决于负载的类型,骨植入接口,植入物的长度和直径,植入物表面的形状和特点,假体类型和周围的骨头的数量和质量19,20.]。有限元分析允许研究人员预测接触区域的应力分布与皮质骨和植入物周围的顶点在小梁骨植入物。雷竞技网页版

许多先前的有限元研究了不同植体长度的影响,(14,21- - - - - -27)测角(3,10,28,29日,30.- - - - - -35和桥台测角36- - - - - -42植入物周围应力分布在完全和部分无齿的下巴。

本研究进行了比较和评估移植骨界面的应力分布模式与不同的移植和植入桥台界面长度,植入测角和桥台测角上颌骨固定假体使用三维有限元分析。

材料和方法

上颌骨三维有限元模型和植入物被建在个人电脑与英特尔酷睿2双核处理器,4 GB内存,320 GB硬盘使用一系列的计算机软件程序,实现交互式医学图像控制系统8.11版本(模仿),Hypermesh版本10.0和12.1版本分析系统(ANSYS) (图1)。

材料特性是取自文献(表1)。

表1:材料属性。

该模型分为大量元素和节点。概述中使用的网格研究的数量为每个模型元素和节点下面(表2)。

表2:为每个模型和元素的节点数量。

D2的骨头被模拟密度(密度厚多孔密质骨外部和内部粗骨小梁)在前地区和D3(多孔紧凑和细骨小梁)后地区的上颌骨。

移植模型是使用计算机辅助生成逆向工程(保健)。护理对象的创建了一个计算机模型通过有形的测量对象,因为它存在于现实世界中使用基于激光扫描仪范围。这个模型度量准确的可接受的范围内。

植入装置由诺贝尔取代锥形体与常规内部tri-channel连接平台,16毫米长度,4.3毫米直径;和多单元桥墩4毫米的长度。使用的钛棒长度85毫米,3毫米的厚度和10毫米宽。第一步是测量的点沿着表面植入螺钉、桥台和钛棒使用游标卡尺。每个点都有一个x, y, z坐标定位在3 d空间。这些点的集合称为点云(图2)。

点云与检测功能被使用的保健系统模型的整个几何植入,螺丝,桥台和钛棒(图3)。

植入模式长度11.5毫米和13毫米生成保持植入的直径不变(图4)。

6配置生成。在每个配置中,13毫米长度的植入物被放置垂直(垂直于咬合的平面)在正确的犬类地区(B)和左狗地区(C)和11.5毫米长度植入物被放置在正确的第二前磨牙地区(A)。前三个配置,远端植入(D)长度不同的8毫米,10毫米和13毫米被垂直直线支承在左边第二前磨牙区。在第四、第五和第六配置16毫米长度的植入被测角的15日,30和45°在左边第二前磨牙区与桥台斜17岁(D),分别为30岁和30°(图5和表3)。

表3:特性三维有限元分析中使用的假肢。

所有植入的位置后,钛梁连接到基牙。

120 N的垂直荷载应用于钛杆对应的位置左边第二前磨牙桥台(图6)。

彩色编码显示·冯·米塞斯应力模式的植入物植入桥台结和骨结。研究中使用的彩色编码描述红色最大和蓝色之间最小的阴影显示应力变化从最大到最小。

结果

最大压力记录移植骨和植入桥台接口不同植入和桥台测角(表4)。

表4:强调在移植骨界面和植入桥台连接左边第二前磨牙的配置。

当四个刚性固定假体植入物都用夹板固定住,强调高骨和植入桥台接口随着植入长度的增加而减少。而,有一个在periimpalnt·冯·米塞斯应力增加骨骼和增加植入物的植入桥台结倾斜和桥台测角(图1 - 6)。

讨论

有限元素分析(FEA)是一个有用的工具研究各种生物力学相互作用的设计。有限元分析允许调查人员预测接触区域的应力分布与骨植入物使用的数学模型结构。雷竞技网页版

虽然有很多的报告记录植入物与三维有限元模型,研究人员研究过植入倾向的影响和桥台测角在上颌骨植入桥台接口。

倾斜的植入物,使成角牙解剖时可以使用限制排除植入的轴向位置。缩短悬臂和随后的减少应力集中在前植入后加载期间的优点倾斜后植入物的设计。然而,这些优势创建的倾斜后植入和实施更高的压力。压力对周围的骨深受加载方向和植入倾向,应格外注意,垂直负载应用,或至少植体的长轴附近。

在目前的研究中,六个模型生成每个模型模拟all-on-four康复的概念完全无齿的上颌骨。all-on-four概念背后的原则中连续两个植入的位置前和两个角度植入后地区。的角度后植入帮助避免相关的解剖结构,可以被锚定在前骨,并提供更好的质量改进的支持通过减少悬臂的假肢。他们也消除对骨移植的需要通过增加骨植入接触和保护重要结构(雷竞技网页版15]。

在这项研究中120 N的力应用钛栏上的轴向对应的位置左边第二前磨牙桥台。这些加载代表endosseous植入患者的平均意味着记录是按照许多先前的研究[18,25]。恩(20.]应用100 N轴向的力到咬合的节点的中心桥台为了评估植入设计和骨质量对应力分布的影响在垂直和倾斜骨植入物。

在目前的研究中,倾斜的远端与固定假体植入严格用夹板固定住,增加高骨应力与垂直植入模型与悬臂段,已由温伯格(32]。他说,每10°增加植入倾向,有大约增加5%植入假/装载。Canay [30.与垂直加载]发现,压应力值被发现宫颈周围地区高出5倍的角度植入(12 MPa)比在同一地区在垂直植入(2 MPa)。这些发现也支持卡(28],Naini [8],Baggi [10],建筑师[31日渡边),(33和贝格16),报告增加了应力集中在日冕区域植入倾角的增加。这是因为变形量和压力浓度一般随着大小或角的增加而增加的负载。因此,当垂直载荷应用于垂直和倾斜植入物,只有顶端迁移在垂直植入物,但有一个明显的偏转加上一些顶端迁移的角度植入物。

但这些研究结果与发现由Bevilaqua [29日,34)发现的使用远端倾斜植入结果在高压力的减少骨头。他发现的最大应力值记录在紧凑和垂直植入松质骨远端分别植入75.0 MPa和68.6 MPa。然而,45°远端倾斜的植入物,最大应力降低到19.9 MPa为松质骨密质骨和15.5 MPa。此外,Krekmanov et al。6,34]报道的功效远侧地倾向于植入放置在扩大的支持区域咬合的脸。他们说假体的刚度可能抵消弯矩注册在桥台层面,提供了移植是修复结构的一部分。植入mesiodistal方向倾斜,在飞机模型的,和任何斜力和压力的第二个数量级(在这种情况下6]。

植入桥台结也有增加的最大应力增加植入物倾斜。在目前的研究中,在高应力骨与植入长度的增加减少。发现皮特里et al。23)同意本研究的结果表明,增加长度造成高达1.65倍减少压力。这些结果被Himmlova依照研究[21],梅耶尔[24,关26)发现,压力降低了松质骨和皮质骨内植入物的长度增加了。这是由于骨和植入物之间的接触表面积也增加,导致植入物吸收更多的负载雷竞技网页版。类似的结果被发现在其他先前的研究由Baggi [22,小川4),香港等。27]。

植入桥台结也出现了下降的最大应力与植体长度的增加。

Preangled牙被用来克服理想的植入位置由于骨骼结构。在目前的研究中,强调在移植骨界面和植入桥台结增加而使成角牙。倾斜的结果类似于植入物如表4中描述。这些结果被摘自依照研究[39)发现,压应力桥台测角的改变几乎翻了一番,从0到20°。Brosh [42和贝格等。16弯角支台)也证实,竖向荷载应用于生产高压力的日冕区植入而直牙。

然而,本研究有一定的局限性。100%的理想条件骨性融合植入体与骨之间。的应力分析进行假设集中静载和活组织建模为各向同性线性弹性材料,区分两个同质材料卷描述骨小梁和皮质区域。因为这些假设并不代表实际临床条件可能的骨整合高地区和与时间有关的缺陷,功能分布力,以及各向异性、非齐次和非线性响应的骨头。

未来的研究应包括评价斜力修复由倾斜的植入物以及整合植入buccolingual方向倾斜。建模骨头作为各向异性和非齐次再生组织响应负载压力通过吸收或再生也会改善目前的有限元模型来解决发现的问题。

结论

从目前的研究得出了以下的结论:

•冯•米塞斯应力降低了高结和在植入物的植入桥台界面增加长度。

在高结·冯·米塞斯应力增加,在植入物的植入桥台界面增加倾斜。

•冯•米塞斯应力增加高结和植入桥台接口与桥台的测角的增加。

引用

1. Lundgren D, et al .咬合的力量模式在咀嚼与下颌上下固定局部义齿支持vt .骨结合植入物。J Prosthet削弱。1987;58:197 - 203。
2. 米诗c .上颌窦提升和高程subantral增大。C:米诗,现代牙科植入物。(eds)二、处于圣Louis.1993。
3. Zampelis,等。用夹板固定住植入的倾斜改善徐军支持:一个二维有限元分析。J Prosthet削弱。2007;97:S35-S43。
4. Ogawa T, et al。倾斜的影响,远短植入在轴力和弯矩在植入支持固定牙齿假肢:体外研究。Int J Prosthodont。2010; 23:566 - 573。
5. Zarb GA, et al .骨整合:继续协同效应在手术,假牙修复学和生物材料。精髓,汉诺威Park.2008。
6. Krekmanov L, et al .倾斜后下颌骨和上颌骨植入改进假肢的支持。Int J临床口腔医学植入物。2000;15:405 - 414。
7. 不全P, et al . All-on-4-immediate函数概念与Branemark系统植入完全无齿的上颌骨:一年回顾性临床研究。植入削弱Rel研究杂志2005;7:S88-S94。
8. Naini RB, et al。倾斜或并行植入下颌骨完全无齿的位置吗?三维有限元分析。Int J临床口腔医学植入物。2011;26:7767 - 7781。
9. Kim KS等。生物力学比较轴向和倾斜固定假体植入整整下颌弓。Int J临床口腔医学植入物。2011;26:976 - 984。
10. Baggi L, et al . Implant-bone荷载传递机制complete-arch假体由四个植入:三维有限元方法。J Prosthet削弱。2013;109:9-21。
11. Monj, et al .边际周围骨质流失倾斜移植相比,直接植入物:一个荟萃分析。Int J临床口腔医学植入物。2012;27:1576 - 1583。
12. Calandriello R和Tomatis m .萎缩性的简化治疗后上颌通过直接/早期功能和倾斜植入:未来1年的临床研究。植入削弱Rel研究杂志2005;7:S1-S12。
13. Aparicio C, et al。倾斜植入上颌窦接作为一种替代方法:临床,放射,periotest学习。植入削弱Rel研究杂志2001;3:39-49。
14. Fabbro MD等al.Tilted植入康复的无齿的下巴:系统回顾。植入削弱Rel研究杂志2012;14:612 - 621。
15. ————4 tm。治疗概念无齿的拱门。瑞典:诺贝尔Biocare.2010。
16. Begg T, et al。压力模式在远端角度植入all-on-four概念配置。Int J临床口腔医学植入2009;24:663 - 671。
17. Cavallaro g J和格林斯坦的角度植入牙:可用知识的实际应用。J是削弱Assoc。2011; 142:150 - 158。
18. 斯特恩RM, et al .咬合的力量和口腔触觉敏感测量部分患者无齿的来填充。Int J临床口腔医学植入物。1995;10:345 - 354。
19. 卡普托AA andStandlee。在临床牙科生物力学。精髓,芝加哥,1987年。
20. Duyck J, et al .咬合的力量的大小和分布对口头支持固定假体植入物:一个体内研究。口服Impl研究杂志2000;11:465 - 475。
21. Himmlova L, et al .植入长度和直径对应力分布的影响:有限元分析。J Prosthet削弱。2004;91:20-25。
22. Baggi L, et al。植入直径和长度对应力分布的影响相关的vt .骨结合植入骨头顶几何:三维有限元分析。J Prosthet削弱。2008;100:422 - 431。
23. 皮特里CS和胜过杰。比较评估植入设计:影响直径、长度、牙槽嵴和锥度压力:一个三维有限元分析。口服Impl研究杂志2005;16:486 - 494。
24. 梅耶尔HJA, et al。牙科植体周围应力分布:上层建筑的影响,植入物的长度,和下颌骨的高度。J Prosthet削弱。1992;68:96 - 102。
25. Sertgoz和Guvener s有限元分析的悬臂和植入长度对应力分布的影响在一个implant-supported固定假体。J Prosthet削弱。1996;76:165 - 169。
26. 关H, et al。骨对牙科植体参数对应力分布的影响在下颌骨有限元研究。Int J临床口腔医学Implants.2009; 24:866 - 876。
27. 香港L,等。二元评价缸植入直径和长度:一个三维有限元分析。J Prosthodont.2006; 17:286 - 293。
28. 卡,等。影响mesiodistal倾向的植入物在implant-supported固定假体的应力分布。Int J临床口腔医学Implants.2006; 21:36-44。
29. Bevilacqua M, et al .悬臂长度和植入倾向的影响在上颌骨的应力分布implant-supported固定假牙。J Prosthet削弱。201;105:5-13。
30. Canay年代,et al。比较垂直和倾斜植入物周围的应力分布与有限元分析。精华Int。1996; 27:591 - 598。
31. 建筑师C, et al。平行光弹性应力分布的分析和成角的植入物固定假体安装后。布拉兹口服杂志2004;18 (1):45-52。
32. 温伯格洛杉矶和克鲁格b比较植入假/加载有四个临床变量。Int J Prosthodont。1995; 8:421 - 433。
33. 渡边F, et al。有限元分析植入倾向的影响,加载位置和加载方向应力分布。牙科学。2003;91:31-36。
34. Bevilacqua M,等。三维有限元分析负载传输使用不同的植入倾向和悬臂长度。Int J Prosthodont。2008; 21:539 - 542。
35. Satoh T, et al。生物力学理由故意倾斜下颌骨植入后使用3 D有限元分析。Int J临床口腔医学植入物。2005;20:533 - 539。
36. Kallus T, et al。斜牙的临床评价Branemark系统:一个试点研究。Int J临床口腔医学植入物。1990;5:39-45。
37. 埃格尔德,等。比较的角度和标准基牙及其对临床结果的影响:一项初步报告。Int J临床口腔医学植入物。2000;15:819 - 823。
38. 萨博XE, et al .桥台测角的影响在骨头上的应变的植入前上颌骨:有限元研究。J Prosthet削弱。2007;97:85 - 92。
39. 摘自问,et al。弯角支台的光弹性和应变仪分析植入系统。Int J临床口腔医学植入物。1993;8:541 - 548。
40. Balshi TJ, et al。三年的评估Branemark植入连接使成角。Int J临床口腔医学Implants.1997; 12:52-58。
41. 塞提,等。利用斜牙植入牙科:五年的临床结果进行前瞻性研究。Int J临床口腔医学Implants.2000; 15:801 - 810。
42. Brosh T, et al。桥台测角的影响在应变和应力沿着植入/骨界面:比较两个实验技术。J Prosthet削弱。1998;79:328 - 334。