种植义齿设计的生物力学原则.ppt

1、口腔种植科 范 震,种植义齿设计的生物力学原则,是采用理论力学和材料力学的方法 , 来研究生物体的力学问题, 即生命组织的材料力学性质 , 生物体受力状况 , 受力后的运动 , 变形、破坏等物理变化, 以及生长发育代谢等生物变化。,生物力学(Biomechanics),生物力学相容性(Biomechanical Compatibility),种植体要有足够强度，在承受功能载荷时，保证不发生严重变形或断裂破坏。 种植体在行使功能时，所产生的应力传递要避免骨废用性萎缩。 种植体对周围骨产生的应力传递不能超过生理限度，防止骨创伤造成骨吸收或骨折。,作用于种植义齿的主动力： (1) 咀嚼力 (2) 软

2、组织颊唇舌作用力 (3)重力和气流压力,种植义齿受力后，内部也要产生应力和应变。 种植义齿系统包括颌骨可视为一复杂构件，受力后每一部分之间应力分布都不同。当某一处应力水平高于该处材料强度极限时，该处就要发生结构破坏 。 可能是发生在冠桥部分的破裂。也可能是上部结构与基桩间分离，还可能是种植体断裂，或种植体界面破坏而种植体松动等。 当不能控制外力因素时，通过构件的设计，几何结构变化，和选用的材料改变，可改变应力大小及分布。,种植体周围骨代谢的力学因素,力学因素影响种植体周骨代谢： 种植体植入后，种植体窝洞骨创愈合过程。 承受载荷后，周围骨组织的适应性反应。 承受载荷后，周围骨组织的骨创伤反应。,

3、种植区骨愈合过程中的力学因素,种植窝愈合机制与骨折愈合机制相同。 骨折愈合需要固定断端制动一样，若种植体与骨壁之间产生相对运动，将阻碍骨痂形成，影响骨愈合。,种植体周围骨的适应性反应,种植体周围骨改建与力学因素有直接联系。 骨改建：机体的骨组织在一生中不断地进行骨的新生增强和吸收萎缩，从而使骨组织和解剖结构发生变化的现象。,Wolff 定律：骨和骨组织结构是生物进化中形成的，符合最优化设计原则，即趋向于用最小结构材料承受最大外力。骨改建是维持这一优化设计，即在应力较高的区域通过骨的新生使结构增强，在应力低的区域又通过骨的吸收萎缩而使结构减弱 。,种植体引起周围骨应力分布变化 ,则会引起骨改建活

4、动。,陈安玉等(1989)用生物活性陶瓷作拔牙后牙槽窝立即埋置术 ,说明就是完全埋植在骨内的种植体 , 也要影响骨的重建活动。,种植体为不同于骨组织刚性材料 , 当颌骨受力后 , 种植体材料变形不同于骨组织引起界面应力而刺激骨增强。,界面骨增强到一定时侯就停止, 因此过长的无负荷愈合期是没有意义的。,Brinkmann(1980) 观察一些临床成功的种植体 , 50 %有致密层状骨包绕种植牙根。 Branemark(1983) 对行使功能 6 年后的尸解种植牙标本观察时 , 亦看到种植体周骨质明显增生。,骨性结合的种植体在负荷后骨改建的结果, 使其在修复半年后安全性骤然提高, 失败率可能性降低

5、 。,种植体周围骨改建的意义在于: 骨性结合的种植体可有效防止牙槽骨的废用性萎缩 ,保持牙槽骨的高度和丰满度。 (2) 骨性结合的种植体 ,可以通过渐进性负荷增加 , 骨组 织产生适应 性重建反应, 逐渐达到与种植义齿的功能 协调一致。,种植体周的骨创伤,种植体所产生的应力传递, 若超过了骨组织的生理耐受限度则可发生骨创伤 , 严重者可发生骨折。,种植体周围的骨折 , 通常发生在骨组织变得脆弱的情况下, 突然遇到载荷增大时发生的。这种情况一是在种植手术创伤后使骨壁变薄弱而发生, 二是在种植体周围骨发生吸收而使骨结构逐渐变弱后发生。,过高的应力可使骨组织坏死和吸收。 Atwood(1979) 认

6、为骨在承受超负荷后的病理生理变化, 可能是有血流的减少或静脉血液的淤积, 生化因子激活破骨细胞 , 破骨细胞的感受器也可受应力直接激活。 多大的应力可造成骨坏死和吸收?,应力疲劳( Fatigue failure) 也可能发生于种植体周围的骨组织中。 应力疲劳是较低水平载荷重复作用到一定次数时 , 材料发生断裂破坏。 但是有的材料如金属具有疲劳极限 , 只要载荷低于某一水平时 , 载荷可重复作用无数次都不会发生疲劳破坏。 体外的骨组织疲劳试验表明, 骨的疲劳曲线是没有渐进线的 , 即载荷不论多么小 , 只要达到足够重复作用次数 , 骨都要产生疲劳破坏。,提高种植体抗过负荷(overload)

7、: 将多个种植体用刚性体连接在一起。这样种植义齿咬合面每一点受力时, 负荷都分散到每一个种植体 , 避免个别种植体单独受到过大负荷。这一原则为大多数种植牙系统的临床经验所证实。,骨性结合种植体能否与天然牙连接在一起修复 ?,司特伯格大学的研究分析指出 , 当骨性结合Branemark 种植体与天然牙连接在一起修复时 ，在修复体正中加一载荷 ， 种植体将负担 75 %以上载荷。如果用有弹性缓冲元件的 IM Z 种植体与天然牙连接修复， 种植体的载荷分担量可降低到60 %。,不建议！,被动适合性（passive fit）,修复体完全就位后, 修复体与牙体硬组织和口腔软组织之间除重力作用外无其他力作

8、用。 临床上修复体的被动性往往被忽视。如果修复体被动性差 , 就位后 , 在没有受到咀嚼负荷时, 修复体的支持组织就有预负荷( Preload) , 就有预应力存在 ,反过来修复体也有预负荷和预应力。,种植材料的力学性能,大多数材料的弹性模量都比骨组织高。,弹性模量高的材料 , 有使根尖区骨界面产生应力集中的趋势； 弹性模量低的材料 , 则有使种植体颈部区界面产生应力集中趋势。,Implant,生物力学原则,单颗牙缺失的种植修复 多颗牙缺失的种植修复,影响种植体设计的主要因素,种植体的表面积 受植区骨的质量 牙槽骨的倾斜 过大的缺牙间隙 牙弓的形态 对颌牙的状态 非功能性的影响因素,骨天然牙：

9、有牙周膜存在 骨种植体：骨结合,种植体的表面积,直径4mm，长度12mm的螺旋状种植体的表面面积基本类似于天然牙牙周膜面积（磨牙除外）,受植区骨的质量,密度高，致密的骨组织：多颗牙缺失时，可以选择固定桥修复 密度较低的骨组织：尽量增加种植体数量，以分散咬合力。,牙槽骨的倾斜,磨牙一般可以沿轴向位置植入 如牙槽骨倾斜明显，种植体会受到过大的剪切力，应增加种植体数量。,过大的缺牙间隙,可能造成恢复的牙冠过宽，与种植体直径相比过大，下颌侧向运动时，种植体受过大的剪切力。 增加种植体数量 联冠修复,牙弓的形态,无牙牙合时 尖圆形牙弓：种植体排列有利于应力分散 方圆形牙弓：应力分散较差 卵圆形牙弓：介于

10、两者之间,固定修复：68颗种植体 覆盖义齿：24颗种植体,对颌牙的状态,对颌牙为天然牙：咬合力大 对颌牙为固定义齿：咬合力大 对颌牙为活动义齿：咬合力小,非功能性的影响因素,磨牙症 不良口腔习惯：如咬硬物、咬笔等 系统性疾病：帕金森病、癫痫等,影响种植体的长度和直径的因素,直径：天然牙釉牙骨质界下2mm为参考,影响种植体的位置和角度的因素,种植体植入的方向或角度 种植体的垂直位置 种植体的颊舌向位置 种植体的近远中位置 冠根比例关系,种植体植入的方向或角度,尽量与天然牙一致（咬合的角度） 符合生物力学原则，避免应力集中 考虑支持骨组织条件,龈缘下2mm左右 与邻牙牙槽骨等高 但在牙周病患者，应以釉牙骨质界为依据，在其下约4mm位置,种植体的垂直位置,种植体的近远中位置,种植体中心与天然牙近缺隙侧邻面之间理想距离：R（种植体半径）2mm 种植体中心与天然牙近缺隙侧邻面之间最小距离：R（种植体半径）1.5m