三维有限元分析评估下颌All-on-Four修复中后部种植体倾斜角度与种植体-基台材料对应力分布的影响

《BMC Oral Health》：Evaluation of stress distribution patterns of titanium, zirconia, and CFR-PEEK implants in mandibular all-on-four rehabilitation: a three-dimensional finite element analysis

　　

摘要

背景

在下颌All-on-Four修复中，后部种植体的倾斜角度通常受解剖结构限制，而种植体-基台系统的力学性能可能影响种植体周围骨的载荷传递以及修复体组件。本研究旨在采用三维有限元分析，评估后部种植体倾斜角度和种植体-基台材料对骨、种植体、基台及连接螺钉应力分布的影响。

方法

通过组合三种后部种植体倾斜角度（15°、30°和45°）与三种种植体-基台材料——钛、碳纤维增强聚醚醚酮（CFR-PEEK）和氧化锆，共生成了九组下颌All-on-Four模型。所有模型中的基座连接螺钉和咬合面连接螺钉均假定为钛材质。共设置四种载荷工况，进行36次线性静力学分析。皮质骨和松质骨评估最大主应力，种植体、基台和连接螺钉则评估冯·米塞斯应力。

结果

后部种植体倾斜角度的增加通常会增加皮质骨和松质骨的最大主应力以及种植体-基台复合体的冯·米塞斯应力。在每个固定角度组中，CFR-PEEK模型的骨、种植体和基台应力始终低于相应的钛和氧化锆模型。在载荷工况4下，45°氧化锆模型（模型9）的种植体和基台应力最高，分别达到93.054和160.964 MPa。相比之下，CFR-PEEK配置中的连接螺钉应力通常更高。在载荷工况4下，45° CFR-PEEK模型（模型6）的咬合面螺钉和基座螺钉应力最高，分别达到46.565和138.168 MPa。

结论

在静态有限元模型的假设范围内，材料选择会在各评估组件之间重新分配力学载荷，而非均匀降低应力。CFR-PEEK在各后部种植体倾斜角度下均能降低骨、种植体和基台的应力，但通常会增加钛连接螺钉的应力。因此，在所有评估组件中，没有任何一种材料具有普遍最优的表现。当解剖结构限制要求后部种植体呈45°倾斜时，应权衡CFR-PEEK对骨和种植体-基台复合体的潜在应力降低效果与连接螺钉应力的相应增加。在提出特定材料建议之前，需要进行临床验证和基于疲劳的实验验证。