混合定制种植体基台与不同冠材料组合的力学行为：三维有限元分析揭示应力分布优化策略

本研究针对口腔种植修复中混合定制基台材料选择缺乏系统评估的问题，通过三维非线性有限元分析(FEA)探究了7种材料（氧化锆Zr、钛Ti、二硅酸锂LDS、聚合物渗透陶瓷网络PICN、聚醚醚酮PEEK及其碳纤维/玻璃纤维增强变体）在1.5 mm骨下植入模型中的力学表现。研究发现钛基台(Tibase)承受最高应力(306-429 MPa)，而高弹性模量基台材料能优化应力分布，PEEK类材料虽降低基台应力却使Tibase应力增加至405 MPa。该研究为临床选择基台-冠材料组合提供了生物力学依据，发表于《BMC Oral Health》。

　　

随着CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术在口腔种植领域的普及，混合定制种植体基台因能兼顾美学与功能而备受青睐。然而，当钛、氧化锆、二硅酸锂(LDS)乃至新兴的聚醚醚酮(PEEK)等不同材料组合使用时，其复杂的力学相互作用可能引发基台断裂、螺丝松动或骨吸收等并发症。目前，关于这些材料组合如何影响种植体-基台-冠复合体应力分布的系统研究仍属空白。

为解决这一问题，清迈大学联合孔敬大学的研究团队在《BMC Oral Health》发表研究，通过三维非线性接触有限元分析，首次全面评估了7种基台材料与不同冠材料组合的力学行为。研究采用临床常见的骨下1.5 mm植入模型，模拟200 N斜向载荷下各组件的应力响应。结果显示：钛基台(Tibase)始终承担最高应力（峰值429 MPa），而高弹性模量基台材料（如氧化锆，200 GPa）能显著改善系统刚度；有趣的是，低模量PEEK基台虽将自身应力降至41 MPa，却使钛基台应力骤增50%以上，这种"应力转移效应"为临床材料选择敲响警钟。

关键技术方法包括：1）基于CBCT（锥形束CT）重建下颌骨三维模型；2）SolidWorks构建种植体组件参数化模型；3）ANSYS Workbench进行非线性接触分析；4）采用体积平均von Mises应力算法消除局部应力畸变；5）同步评估最大/最小主应力以分析脆性材料断裂风险。

主要研究结果

1. 应力分布特征
   所有模型应力集中均出现在钛基台抗旋转区（舌侧）和种植体微螺纹（颊侧）。PEEK基台导致钛基台固位柱应力显著升高

   
   ，而氧化锆基台模型应力分布更均匀。

2. 材料性能影响
   高模量基台组（Zr/Ti/LDS/PICN）的峰值主应力为77-85 MPa，而PEEK组仅35-66 MPa。但后者使钛基台承受的压缩应力达-600 MPa，远超钛的屈服强度(480 MPa)

   
   。

3. 组件间应力传递
   载荷传递呈现"自上而下"梯度：钛基台(55-99 MPa)>基台螺丝(44 MPa)>种植体(20 MPa)>定制基台(3-9 MPa)>冠部(0.7-6 MPa)。PEEK基台破坏这种梯度，导致冠部应力增加3倍。

结论与意义
该研究首次阐明：1）基台材料比冠材料对系统应力分布影响更大；2）高弹性模量基台（如氧化锆）能通过提升系统刚度实现更优的应力传导；3）PEEK类材料需谨慎使用，其应力屏蔽效应可能加速钛基台疲劳。这些发现为临床制定了个性化修复方案选择标准：在后牙区等高负荷区域，应优先选用氧化锆或钛基台；而PEEK仅适用于低咬合力且美学要求高的前牙区。研究采用的数字化建模方法也为未来种植体系统优化提供了可扩展的分析框架。

值得注意的是，1.5 mm骨下植入虽增加应力但未超材料极限，提示该临床常用深度具有机械安全性。团队建议后续开展疲劳循环试验，验证PEEK基台在长期动态载荷下的表现。这项研究通过多材料力学仿真，为种植修复"材料-结构-功能"的精准匹配提供了重要理论支撑。