第一部分颈部微螺纹设计种植体在不同骨质类型牙槽骨中的应力分析研究目的本实验拟根据生物机械学相关原理,运用三维建模和有限元分析软件,构建两种螺纹的种植体颈部结构,建立不同骨质类型的牙槽骨模型,在相同的载荷条件下,分析其与皮质骨接触应力集中区域应力变化及分布。方法选取徐州市口腔医院种植中心就诊的下颂无牙颌患者,通过锥形束CT扫描获得患者的图像数据,将该DICOM图片数据导入MIMICS,将MIMICS获得的模型导入CREO Elements/Pro,选取下颂骨上将进行种植体植入的部位,通过面切割获得其横截面,再通过拉伸进行实体建模,从而获得了该位置的部分下颌骨块模型。根据密质骨与松质骨比例及松质骨的密度,将下颂骨骨块进行定义,形成4类骨质模型。选择颈部微螺纹设计的某西班牙厂家的种植体,根据厂家提供的数据对种植体进行精确的三维建模,得到与临床实际应用完全一致的颈部微螺纹种植体模型(Mi),在上述建立的颈部微螺纹种植体模型的基础上种植体颈部的微螺纹设计改为与种植体体部一致的螺纹设计得到颈部普通螺纹种植体模型(Ma)。种植体的上部结构简化为下表面直径为3.84MM,中间最大直径为5.42MM,上表面直径为2.96MM的圆台。将种植体与上部结构进行装配形成种植体基台牙冠复合结构后,再与不同骨质类型的骨块进行装配。共形成8种模型,将在CREO Elements/Pro中装配好的模型导入ANSYS,建立三维有限元模型。在下颌骨块的近远中、颊舌向骨块端面处予以刚性约束,采用两种加载方式:(1)垂直加载。在基台上端面予以垂直向下的100N力。(2)斜向加载。与种植体轴线成45度角,由颊侧指向舌侧加载30N的力。采用ANSYS 15.0对以上各模型进行静态力学计算求解,求解目标为:种植体骨界面Von-Mises力峰值;种植体骨界面剪切力峰值。结果1.应力分布的总体特征在所有模型中,最大Von-Mises应力和剪切应力均出现在种植体颈部的皮质骨区。垂直加载时,最大应力主要存在于种植体颈部皮质骨周圈;斜向加载时,最大应力主要存在于种植体颈部舌侧皮质骨部位。松质骨的最大应力主要集中在种植体的末端,最小应力主要分布在种植体下1/3沟槽内。2.在同一骨质中,不同颈部设计的种植体应力变化在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类骨中,Mi种植体-皮质骨界面的Von-Mises力和剪切力峰值均明显小于Ma种植体。在Ⅳ类骨中,Mi种植体-皮质骨界面的Von-Mises力和剪切力峰值虽然小于Ma种植体,但差别相对较小。在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类骨中,Mi组和Ma组的种植体-松质骨界面Von-Mises力和剪切力峰值差异均不明显,提示微螺纹的设计对松质骨意义不大。3.同样颈部设计的种植体在不同骨质类型中的应力变化颈部微螺纹设计的种植体垂直加载时不同骨质类型中皮质骨Von-Mises力峰值由小到大排列为Ⅰ类骨<Ⅱ类骨<Ⅲ类骨<Ⅳ类骨,尤其Ⅲ、Ⅳ类骨差异较大,剪切力峰值由小到大排列亦为Ⅰ类骨<Ⅱ类骨<Ⅲ类骨<Ⅳ类骨,尤其Ⅲ、Ⅳ类骨差异较大。在松质骨中Von-Mises力和剪切力峰值由小到大排列为Ⅱ类骨<Ⅳ类骨<Ⅲ类骨,但Ⅲ、Ⅳ类骨差异很小。斜向加载在不同骨质类型中皮质骨Von-Mises力、剪切力峰值由小到大排列均Ⅰ类骨<Ⅱ类骨<Ⅲ类骨<Ⅳ类骨,差异不如垂直加载明显;尤其Ⅰ、Ⅱ类骨差异不明显。在松质骨中Von-Mises力和剪切力峰值由小到大排列为Ⅳ类骨<Ⅲ类骨<Ⅱ类骨,Ⅱ类骨中应力明显大于Ⅲ、Ⅳ类骨,但Ⅲ、Ⅳ类骨差异并不明显。颈部普通螺纹设计的种植体垂直加载时不同骨质类型中皮质骨Von-Mises力、剪切力峰值由小到大排列为Ⅰ类骨<Ⅱ类骨<Ⅳ类骨<Ⅲ类骨,差异均不如Mi组明显。在松质骨中Von-Mises力和剪切力峰值由小到大排列为Ⅱ类骨<Ⅳ类骨<Ⅲ类骨,Ⅲ、Ⅳ类骨差异很小,都大于Ⅱ类骨。斜向加载在不同骨质类型中皮质骨Von-Mises力、剪切力峰值由小到大排列均为Ⅳ类骨<Ⅲ类骨<Ⅱ类骨<Ⅰ类骨,差异均不明显。在松质骨中Von-Mises力和剪切力峰值由小到大排列为Ⅳ类骨<Ⅲ类骨<Ⅱ类骨,差异均不明显。结论1.相对于Ma组,Mi种植体更适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类骨2.Ⅳ类骨中Ma种植体与Mi种植体差别较小。3.Ⅳ类骨种植时,无论种植体设计如何,颈部皮质骨均有较大应力。可以采用一定的骨挤压方法改善松质骨密度。第二部分种植体颈部微螺纹设计对种植体周围边缘骨吸收的影响:系统评价与Meta分析目的目前临床应用的种植体类型较为丰富,其中螺纹种植体是其中较为重要的一类,其表面螺纹的设计直接影响了种植体的生物力学行为,对螺纹的研究具有重要的意义。已有研究证实了承受载荷的主要部位为皮质骨区,种植体在功能性负载时,应力集中主要出现在种植体颈部的骨皮质区,而种植体的颈部结构设计对应力分布有重要影响。因而通过改善种植体颈部设计、均匀分布种植体颈部应力成为增强种植体稳定性的可靠办法。在这种情况下,Hansson于1999年提出微螺纹的概念,认为有微螺纹的粗糙颈部可以减少种植体骨界面的剪切力,从而减少种植体边缘骨吸收(Marginal bone loss,MBL)。之后对学者对种植体颈部微螺纹开展了一系列的研究,部分学者认为颈部微螺纹设计有利于减少种植体边缘骨吸收的量,部分学者则认为种植体颈部有无微螺纹设计对种植体边缘骨吸收影响不大,目前尚未有此方面的系统评价为临床提供指导。为了更好的评估种植体颈部有无微螺纹设计对种植体边缘骨吸收量的影响,我们检索了现已发表的相关临床随机对照研究,进行了完善的系统评价与Meta分析。方法该研究完全按照PRISMA指南进行。通过计算机检索PubMed,Cochrane Central Register of Controlled Trials,EMBASE,Web of Sciences,and AMED(Ovid)databases数据库,并辅以手工检索及文献追溯,收集2015年8月19日前所有公开发表的研究有无种植体颈部微螺纹设计对种植体边缘骨吸收量影响的随机对照试验(randomized controlled trial,RCT),检索策略为主题和自由词组合检索。应用的 Mesh主题词为 ’Dentalimplant’,’Dentalimplantation’,自由词为 ’dental implant*’,’oral implant*’,’tooth implant*’,’teeth implant*’,’osseointegrated AND implant*’and ’microthread*’。文献的排除标准主要包括病例报告、综述、动物研究、有限元分析、体外研究、混杂有微螺纹外的其他因素及研究的观察时间少于1年等。由2位评价者根据纳入与排除标准独立筛选文献;2位研究者对纳入文献进行描述、运用Cochrane偏倚风险评估量表进行质量评价;2个研究者单独进行数据提取,包括以下内容:出版年限、参与者特征、随访时间、种植体品牌、种植体表面特点(粗糙还是光滑、颈部是否有微螺纹)、种植体失败数据、边缘骨吸收数据;应用Cochrane协作网提供的统计学软件ReviewManagerv5.3进行Meta分析。结果1、共5篇文献339颗种植体纳入定性分析,每篇文献均研究了 2组种植体的边缘骨吸收量,且两组种植体品牌、外形、表面处理、种植体基台连接方式均相同,只有颈部设计不同,随访周期是1-5年。随访期内无种植体脱落。其中4篇文献认为颈部微螺纹设计可以显著降低功能负荷后种植体周围边缘骨吸收量,1篇文献认为1年功能负荷后微螺纹颈部种植体周围边缘骨吸收的量和普通螺纹颈部无显著性差异。2、研究又可分为2个亚组:第一亚组包括2篇文献,比较粗糙微螺纹颈部种植体和光滑颈部种植体周围边缘骨吸收量;第二亚组包括3篇文献,比较粗糙的微螺纹颈部种植体和粗糙的无微螺纹颈部种植体边缘骨吸收量。3、第一亚组2篇文献因研究的种植体边缘骨吸收量基线不同无法进行Meta分析;第二亚组3篇文献可纳入Meta分析。Meta分析的文献异质性在可接受的范围内(12=0.49)。Meta分析结果显示颈部微螺纹设计种植体边缘骨吸收量显著低于无微螺纹设计的种植体(P=.030;MD:-0.09;CI:-0.18 to-0.01)。结论1、种植体颈部微螺纹设计可以显著减少功能负荷下的种植体边缘骨吸收。2、粗糙颈部种植体边缘骨吸收的量少于光滑颈部种植体。3、因系统评价纳入随机对照研究数量较少,种植体颈部微螺纹设计可以减少种植体周围边缘骨吸收量的临床证据尚不充分4、为了进一步明确种植体颈部微螺纹设计对种植体周边缘骨吸收的影响,需要进行更多随访周期更长、样本量更大、混杂因素控制较好的随机对照研究。