全口义齿中钛合金与氧化锆种植体的应力分布：有限元分析

《BMC Oral Health》：Stress distribution in titanium and zirconia implants with full-arch prostheses: a finite element analysis

　　

摘要

研究目的

用于牙科种植体的材料的应力分布和机械性能对种植体的成功及长期稳定性至关重要。本研究旨在通过三维有限元分析，评估当钛合金种植体与氧化锆种植体分别与不同框架材料结合时，种植体、修复体系统以及种植体周围组织的应力分布情况。

研究方法

首先根据计算机断层扫描数据重建出三维无牙上颌模型，随后基于该解剖结构建立了12个有限元模型，以模拟不同的种植体与框架组合方式。在研究中，钛合金种植体和氧化锆种植体分别与悬臂式和非悬臂式修复体以及钴铬合金、PEKK材料和锆合金框架材料结合进行建模。在模型第一磨牙的中央窝处，以45°角度沿腭颊方向施加200牛顿的斜向静载荷。研究分析了种植体、基台、螺丝、框架以及种植体周围骨骼中的冯·米塞斯应力和主应力分布情况。

研究结果

在所有模型中，悬臂式PEKK框架氧化锆种植体模型的冯·米塞斯应力值最高，为378.388兆帕。与钴铬合金和锆合金框架相比，PEKK框架会导致更高的冯·米塞斯应力以及更大的修复体位移。悬臂结构会提升所有框架材料的应力水平，尤其是在后部基台和种植体周围骨骼中会出现应力集中现象。此外，在悬臂式PEKK框架模型中，骨小梁的应力值也超过了生理阈值水平。

研究结论

尽管氧化锆种植体的应力水平高于钛合金种植体，但仍处于安全范围内。刚性框架材料以及无悬臂设计能够带来更为均衡的生物力学效果。