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【关键词】 微种植体； 应力； 有限元
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.14.086
有限元分析法是利用有限元法进行力学分析的方法，近年来大量用于口腔种植学领域。国内外各位学者对种植体在颌骨内的受力情况采用有限元法进行了大量研究，现将影响微种植体稳定性的各种因素进行综述。
1 种植体表面形态对种植体骨界面应力分布的影响
1.1 微种植体直径和长度的影响
1.1.1 直径的影响 对于直径的研究国内外的学者的观点不一致。Xi Ding等[1]分析发现当植体直径由3.3 mm增大到4.1 mm时其所受的应力减小明显，认为种植体直径大于4.1 mm时较稳定，临床应选择大直径的种植体。朱胜吉[2]发现微螺钉种植体的长度对应力分布影响不大，而微螺钉种植体的直径对应力分布有重要影响，增加直径可降低应力，有利于种植体稳定性，提高微螺钉种植体的生存率。
1.1.2 长度的影响 通常会认为长度越长越好，短的种植体会造成局部聚集更大的应力分布，但是学者的研究并不全支持这种观点。董福生等[3]研究了不同种植体长度对骨界面应力的影响，认为增加种植体的长度可以提高种植牙承受侧向力的能力，提高稳定性。王震东[4]分析了种植体所受的应力，发现在植体在8 mm长时的应力值值最低，当种植体长度的增加或减小时，应力值都会呈上升趋势，认为种植体长度为8 mm是最理想的长度。
1.2 螺纹的影响
1.2.1 螺纹形态的影响 孔亮[5]分析了l2种包含不同螺纹形态种植体的颌骨模型。发现反支撑螺纹为种植体的最佳螺纹设计选择。Barbier[6]的研究认为矩形螺纹设计的种植体能更好的传递垂直力，减小不利的应力。Misch[7]认为矩形设计的螺纹，可以大幅减少所受的应力，其所受应力为传统V形螺纹的1/10，从而可以提高种植体的稳定性及成功率。
1.2.2 螺距的影响 螺距分为可变螺距与不可变螺距，目前国内外的研究大多集中于不变的螺距的研究，可变螺距的研究较少。马攀[8]研究发现植体螺纹螺距、螺纹旋转角度增加时，种植体的稳定性减弱；螺纹密度增加时，稳定性增加 [9]。孔亮[10]的研究认为种植体的螺纹螺距主要影响松质骨，螺距最佳设计应不小于0.8 mm，但螺距也不宜过大。
2 植入方向及加载方向的影响
种植体在口腔内的受力是复杂的，支抗种植钉由于使用的用途不同，而植入颊侧、唇侧、腭穹窿顶；种植体连冠修复时受力的角度也会不同。Costa等[11]认为扭转力对种植体的影响较大，影响其稳定性。Clellandt 等[12]分析了种植体在0°、15°、20°时所受的应力值，发现随着角度的增大，所受应力与应变值也随之增大。Dapavasilion[13]研究认为加载方向影响应力值的大小。垂直向向加载时应力分布最小，斜向加载时种植体骨界面应力被提高5～20倍。
3 骨质条件及植体材料的影响
3.1 骨质条件的影响 种植体要在口腔内正常的行使功能，需要植体周围良好的骨质作保证。种植体周围高质量的骨需要良好的适应性改建，保持骨的密度，胡运东等[14]研究发现种植体周围骨组织发生少量的垂直吸收时，缺损深度对应力的影响不大。康非吾等[15]认为骨皮质的厚度为2mm是影响种植体界面骨组织内应力分布的临界值，当小于2 mm时，随骨皮质的增厚应力值变小；而大于2 mm时变化不明显。
3.2 植体材料的影响 种植体式是力的主要载体，其弹性模量也影响种植体骨界面的应力分布。Breme[16]建立了不同弹性模量的种植体模型，发现加载力相同，种植体的弹性模量接近下颌骨骨皮质的弹性模量时，骨质间所受应力值最大。 Rieger等[17-18]对种植体形态和弹性模量的进行了分析，发现弹性模量对种植体的影响不大，种植体形态影响更大些。弹性模量低时应力集中于植体颈部，高时集中于根部。认为选用中等弹性模量材料的种植体较为合适。 Gray等[19]研究认为生物玻璃种植体具有较好的生物相容性适合作为植体材料。但Nishihara[20]认为，影响种植体骨界面的应力分布的主要是植体和颌骨的形态，种植体材料、弹性模量影响不大。
4 初始应力的影响
种植体植入时通常孔的直径小于植体的直径，特别是自攻型微螺钉，挤压入颌骨内，会受到骨壁的压力，常常会影响种植体的稳定。骨松质常发生进行性吸收，种植体周围的吸收更为常见，原因之一可能与加载在骨质上的初始应力的大小有关。国内外的学者对此进行了研究。武建潮等[21]研究认为种植体植入时存在初始应力，影响植体的稳定性。种植体植入时存在对骨壁适当的压力可获得良好的的初期稳定性和骨结合。在没有外力的情况下，压力主要来自种植体对骨组织的挤压。
口腔内环境复杂，种植体骨界面的应力受多种因素的影响，计算机技术的发展、有限元技术的进步使得研究其间的应力变化变得方便、直观，具有可操作性。有限元的分析方法尽管不能完全模拟种植体在口内的环境及持续受力情况，但其简便、经济、具有可重复性诸多优点，是未来生物力学分析的重要方法。
参考文献
[1] Xi Ding ， Xing-Hao Zhu.Implant-Bone Interface Stress Distribution in Immediately Loaded Implants of Different Diameters： A Three-Dimensional Finite Element Analysis[J].J Prosthodont，2009，18（5）：393-402.
[2] 朱胜吉，荣起国，周彦恒.微螺钉型种植体支抗长度及直径对应力分布影响的三维有限元研究[J].口腔正畸学，2006，13（2）：49-52. [3] 董福生，董玉英.种植体长度对骨界面应力分布影响的三维有限元分析[J].中国口腔种植学杂志，2001，6（3）：106-108.
[4] 王震东，王林，倪晓宇，等.不同长度微种植体支抗应力差异的三维有限元研究[J].口腔医学，2005，25（2）：96-97.
[5] 孔亮，刘宝林，李德华，等.不同螺纹形态种植体对颌骨应力影响的三维有限元比较研究[J].口腔医学研究，2006，22（2）：155-158.
[6] Barbier L，Schepors E.Adaptive bone remodeling around oral implants under axial and nonaxial loading conditions in the dog mandible[J].Int J Oral Maxillofac Implants，1997，12（2）：215-223.
[7] Misch C E，Degidi M.Five-Year Prospective Study of Immediate/Early Loading of Fixed PIzlstheses in Completely EdentulousJaws with a Bone Quality-Based Implant System[J].Clinical Implant Dentistry and Related Research，2003，5（1）：17-19.
[8] 马攀，刘洪臣，李德华，等.螺纹旋转角度和密度对种植体初期稳定性影响的三维有限元研究[J].中华口腔医学杂志，2007，42（10）：618-621.
[9] 马攀，刘洪臣.三种螺距对种植体初期稳定性影响的有限元研究[J].口腔颌面修复学杂志，2007，8（1）：47-49.
[10] 孔亮，刘宝林.螺纹种植体螺距的优化设计和应力分析[J].华西口腔医学杂志，2006，24（6）：509-515.
[11] Costa A，Raffianl M，Melsn B .Miniscrews as orthodontic anchorge：a preliminary report[J].Int J Adult orthodon orthognath surg，1998，13（3）：201-209.
[12] Clelland N L，Gilat A.the effect of abutment angulation on stress tranfer for an implant[J].J Prosthod，1992，1（1）：24-28.
[13] Dapavsiuon G，Kamposiora P，Bayna S C，et a1.3D-FEA of osseointegration percentages and patterns on implant-bone interfacial stresses[J].J Dentistry， 1997，25（6）：485-491.
[14] 胡运东，周正.单个种植体周围两种形状垂直骨吸收稳定期的骨内应力比较研究[J].口腔颔面修复学杂志，2006，7（3）：190-196.
[15] 康非吾 ，卢军，潘可风. 种植区骨皮质厚度对种植体骨界面应力分布的影响[J].同济大学学报（医学版），2006，27（1）：31-33.
[16] Breme J，Biehl V，Schulte W，et a1.Development and functionality of isoelastic denta implants of titanium alloys[J].Biomaterials，1993，14（12）：887-892.
[17] Rieger M R，Fareed K ，Adams W K，et al. Bone stress distribution for three endosseous implants[J]. J Prosthet Dent， 1989，61（2）：223-228.
[18] Rieger M R，Adams W K，Kimd G L，et al. Altermative materials for three endosseous[J].J Prosthet Dent， 1989，61（2）：717-722.
[19] Gray J B，Steen M E，King G J，et a1.Studies 0n the efficacy of implants as orthodontic anchorage[J].Am J Orthod，1983，83（4）：311-317.
[20] Nishihara K，Nakagiri S.Biomechanical studies on newly tailored atificial dental root[J].Bioed Mater Eng，1994（3）：141-149.
[21] 武建潮，黄吉娜.微型正畸支抗种植体即刻挤压植入时骨界面应力分析[J].上海口腔医学，2006，15（6）：619-622.
（收稿日期：2012-11-22） （本文编辑：车艳）
①山东省青岛市胶州中心医院 山东 青岛 266300
②山东省昌邑市人民医院
通讯作者：黄万涛
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.14.086
有限元分析法是利用有限元法进行力学分析的方法，近年来大量用于口腔种植学领域。国内外各位学者对种植体在颌骨内的受力情况采用有限元法进行了大量研究，现将影响微种植体稳定性的各种因素进行综述。
1 种植体表面形态对种植体骨界面应力分布的影响
1.1 微种植体直径和长度的影响
1.1.1 直径的影响 对于直径的研究国内外的学者的观点不一致。Xi Ding等[1]分析发现当植体直径由3.3 mm增大到4.1 mm时其所受的应力减小明显，认为种植体直径大于4.1 mm时较稳定，临床应选择大直径的种植体。朱胜吉[2]发现微螺钉种植体的长度对应力分布影响不大，而微螺钉种植体的直径对应力分布有重要影响，增加直径可降低应力，有利于种植体稳定性，提高微螺钉种植体的生存率。
1.1.2 长度的影响 通常会认为长度越长越好，短的种植体会造成局部聚集更大的应力分布，但是学者的研究并不全支持这种观点。董福生等[3]研究了不同种植体长度对骨界面应力的影响，认为增加种植体的长度可以提高种植牙承受侧向力的能力，提高稳定性。王震东[4]分析了种植体所受的应力，发现在植体在8 mm长时的应力值值最低，当种植体长度的增加或减小时，应力值都会呈上升趋势，认为种植体长度为8 mm是最理想的长度。
1.2 螺纹的影响
1.2.1 螺纹形态的影响 孔亮[5]分析了l2种包含不同螺纹形态种植体的颌骨模型。发现反支撑螺纹为种植体的最佳螺纹设计选择。Barbier[6]的研究认为矩形螺纹设计的种植体能更好的传递垂直力，减小不利的应力。Misch[7]认为矩形设计的螺纹，可以大幅减少所受的应力，其所受应力为传统V形螺纹的1/10，从而可以提高种植体的稳定性及成功率。
1.2.2 螺距的影响 螺距分为可变螺距与不可变螺距，目前国内外的研究大多集中于不变的螺距的研究，可变螺距的研究较少。马攀[8]研究发现植体螺纹螺距、螺纹旋转角度增加时，种植体的稳定性减弱；螺纹密度增加时，稳定性增加 [9]。孔亮[10]的研究认为种植体的螺纹螺距主要影响松质骨，螺距最佳设计应不小于0.8 mm，但螺距也不宜过大。
2 植入方向及加载方向的影响
种植体在口腔内的受力是复杂的，支抗种植钉由于使用的用途不同，而植入颊侧、唇侧、腭穹窿顶；种植体连冠修复时受力的角度也会不同。Costa等[11]认为扭转力对种植体的影响较大，影响其稳定性。Clellandt 等[12]分析了种植体在0°、15°、20°时所受的应力值，发现随着角度的增大，所受应力与应变值也随之增大。Dapavasilion[13]研究认为加载方向影响应力值的大小。垂直向向加载时应力分布最小，斜向加载时种植体骨界面应力被提高5～20倍。
3 骨质条件及植体材料的影响
3.1 骨质条件的影响 种植体要在口腔内正常的行使功能，需要植体周围良好的骨质作保证。种植体周围高质量的骨需要良好的适应性改建，保持骨的密度，胡运东等[14]研究发现种植体周围骨组织发生少量的垂直吸收时，缺损深度对应力的影响不大。康非吾等[15]认为骨皮质的厚度为2mm是影响种植体界面骨组织内应力分布的临界值，当小于2 mm时，随骨皮质的增厚应力值变小；而大于2 mm时变化不明显。
3.2 植体材料的影响 种植体式是力的主要载体，其弹性模量也影响种植体骨界面的应力分布。Breme[16]建立了不同弹性模量的种植体模型，发现加载力相同，种植体的弹性模量接近下颌骨骨皮质的弹性模量时，骨质间所受应力值最大。 Rieger等[17-18]对种植体形态和弹性模量的进行了分析，发现弹性模量对种植体的影响不大，种植体形态影响更大些。弹性模量低时应力集中于植体颈部，高时集中于根部。认为选用中等弹性模量材料的种植体较为合适。 Gray等[19]研究认为生物玻璃种植体具有较好的生物相容性适合作为植体材料。但Nishihara[20]认为，影响种植体骨界面的应力分布的主要是植体和颌骨的形态，种植体材料、弹性模量影响不大。
4 初始应力的影响
种植体植入时通常孔的直径小于植体的直径，特别是自攻型微螺钉，挤压入颌骨内，会受到骨壁的压力，常常会影响种植体的稳定。骨松质常发生进行性吸收，种植体周围的吸收更为常见，原因之一可能与加载在骨质上的初始应力的大小有关。国内外的学者对此进行了研究。武建潮等[21]研究认为种植体植入时存在初始应力，影响植体的稳定性。种植体植入时存在对骨壁适当的压力可获得良好的的初期稳定性和骨结合。在没有外力的情况下，压力主要来自种植体对骨组织的挤压。
口腔内环境复杂，种植体骨界面的应力受多种因素的影响，计算机技术的发展、有限元技术的进步使得研究其间的应力变化变得方便、直观，具有可操作性。有限元的分析方法尽管不能完全模拟种植体在口内的环境及持续受力情况，但其简便、经济、具有可重复性诸多优点，是未来生物力学分析的重要方法。
参考文献
[1] Xi Ding ， Xing-Hao Zhu.Implant-Bone Interface Stress Distribution in Immediately Loaded Implants of Different Diameters： A Three-Dimensional Finite Element Analysis[J].J Prosthodont，2009，18（5）：393-402.
[2] 朱胜吉，荣起国，周彦恒.微螺钉型种植体支抗长度及直径对应力分布影响的三维有限元研究[J].口腔正畸学，2006，13（2）：49-52. [3] 董福生，董玉英.种植体长度对骨界面应力分布影响的三维有限元分析[J].中国口腔种植学杂志，2001，6（3）：106-108.
[4] 王震东，王林，倪晓宇，等.不同长度微种植体支抗应力差异的三维有限元研究[J].口腔医学，2005，25（2）：96-97.
[5] 孔亮，刘宝林，李德华，等.不同螺纹形态种植体对颌骨应力影响的三维有限元比较研究[J].口腔医学研究，2006，22（2）：155-158.
[6] Barbier L，Schepors E.Adaptive bone remodeling around oral implants under axial and nonaxial loading conditions in the dog mandible[J].Int J Oral Maxillofac Implants，1997，12（2）：215-223.
[7] Misch C E，Degidi M.Five-Year Prospective Study of Immediate/Early Loading of Fixed PIzlstheses in Completely EdentulousJaws with a Bone Quality-Based Implant System[J].Clinical Implant Dentistry and Related Research，2003，5（1）：17-19.
[8] 马攀，刘洪臣，李德华，等.螺纹旋转角度和密度对种植体初期稳定性影响的三维有限元研究[J].中华口腔医学杂志，2007，42（10）：618-621.
[9] 马攀，刘洪臣.三种螺距对种植体初期稳定性影响的有限元研究[J].口腔颌面修复学杂志，2007，8（1）：47-49.
[10] 孔亮，刘宝林.螺纹种植体螺距的优化设计和应力分析[J].华西口腔医学杂志，2006，24（6）：509-515.
[11] Costa A，Raffianl M，Melsn B .Miniscrews as orthodontic anchorge：a preliminary report[J].Int J Adult orthodon orthognath surg，1998，13（3）：201-209.
[12] Clelland N L，Gilat A.the effect of abutment angulation on stress tranfer for an implant[J].J Prosthod，1992，1（1）：24-28.
[13] Dapavsiuon G，Kamposiora P，Bayna S C，et a1.3D-FEA of osseointegration percentages and patterns on implant-bone interfacial stresses[J].J Dentistry， 1997，25（6）：485-491.
[14] 胡运东，周正.单个种植体周围两种形状垂直骨吸收稳定期的骨内应力比较研究[J].口腔颔面修复学杂志，2006，7（3）：190-196.
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[16] Breme J，Biehl V，Schulte W，et a1.Development and functionality of isoelastic denta implants of titanium alloys[J].Biomaterials，1993，14（12）：887-892.
[17] Rieger M R，Fareed K ，Adams W K，et al. Bone stress distribution for three endosseous implants[J]. J Prosthet Dent， 1989，61（2）：223-228.
[18] Rieger M R，Adams W K，Kimd G L，et al. Altermative materials for three endosseous[J].J Prosthet Dent， 1989，61（2）：717-722.
[19] Gray J B，Steen M E，King G J，et a1.Studies 0n the efficacy of implants as orthodontic anchorage[J].Am J Orthod，1983，83（4）：311-317.
[20] Nishihara K，Nakagiri S.Biomechanical studies on newly tailored atificial dental root[J].Bioed Mater Eng，1994（3）：141-149.
[21] 武建潮，黄吉娜.微型正畸支抗种植体即刻挤压植入时骨界面应力分析[J].上海口腔医学，2006，15（6）：619-622.
（收稿日期：2012-11-22） （本文编辑：车艳）
①山东省青岛市胶州中心医院 山东 青岛 266300
②山东省昌邑市人民医院
通讯作者：黄万涛