種植體骨結(jié)合率對種植體固有頻率影響的有限元分析

作者：汪昆，李德華，李玉龍，于敬宇，劉寶林

【關(guān)鍵詞】 牙種植體
Effects of bone contact rate on natural frequency of the dental implant
　　【Abstract】 AIM: To investigate the influence of bone contact rate (BCR) on the values of natural frequency of dental implants by 3dimensional finite element analysis. METHODS: Using the commercial code of SolidWorks, 3D models of cylindrical dental implant and mandibular bone segment were developed. After this 3D implantbone complex was meshed by ABAQUS software, the effects of BCR on the natural frequencies of the implant were computed. RESULTS: The natural frequency of implant increased from 23 960 Hz (BCR=0) to 25 886 Hz (BCR=100%) as the BCR increased. CONCLUSION: It is concluded that BCR plays a role in influencing the values of natural frequency of dental implants, but it is not the main influencing factor.
　　【Keywords】 dental implant；3dimensional finite element ； bone contact ratio；resonance frequency analysis
　　【摘要】 目的： 用有限元方法研究種植體骨結(jié)合率與種植體固有頻率之間的關(guān)系. 方法： 建立牙種植體、局部下頜骨骨塊三維立體有限元模型，利用ABAQUS有限元軟件，分析不同等級骨結(jié)合率下種植體的固有頻率. 結(jié)果： 隨著骨結(jié)合率由0增加至100％，種植體固有頻率相應(yīng)從23 960 Hz增加到25 886 Hz. 結(jié)論： 種植體的骨結(jié)合率對其固有頻率有一定影響，但并非主要影響因數(shù).
　　【關(guān)鍵詞】 牙種植體；三維有限元；種植體骨結(jié)合率；共振頻率分析
　　0引言
　　牙種植體的穩(wěn)定性是一種常用的臨床檢查指標，用以反映種植體骨愈合情況和指導(dǎo)種植體的臨床修復(fù)時機. 捫診和Periotest方法是目前在臨床中通常采用的種植體穩(wěn)定性檢測手段，由于存在靈敏度低、重復(fù)性差等問題，因此這兩種方法的檢測結(jié)果對臨床指導(dǎo)意義不大. 作為評價種植體穩(wěn)定性的最新技術(shù)，共振頻率分析（resonance frequency analysis, RFA）表現(xiàn)出了很高的靈敏度且測量重復(fù)性好，它不僅可以反映種植體骨界面的愈合狀態(tài)，而且可以反映種植體頸部骨吸收情況，這大大提高了它的應(yīng)用價值［1-4］. 但是，如何正確解釋RFA值的臨床意義是該方法的一項重要研究課題. 目前尚未見關(guān)于種植體骨結(jié)合性質(zhì)與RFA值之間的關(guān)系的報道，而這恰恰是RFA研究的一個關(guān)鍵問題. 因此，我們旨在運用有限元方法，研究不同骨結(jié)合率對種植體固有頻率的影響，為進一步揭示RFA值的臨床意義提供理論依據(jù).
　　1材料和方法
　　1.1材料
　　個人用計算機：CPU2.8G，內(nèi)存1.0G；軟件：SolidWorks制圖軟件，ABAQUS有限元軟件(HKS公司).
　　1.2方法
　　1.2.1繪制牙種植體、下頜骨骨塊三維模型利用SolidWorks繪圖軟件，繪制出牙種植體和下頜骨局部骨塊三維立體幾何模型. 因為我們不研究種植體骨界面的力學(xué)指標，因此將螺紋型種植體簡化為柱狀面種植體. 種植體直徑3.6 mm，長11.0 mm，上部基臺簡化為直徑5.0 mm，高3.0 mm的圓柱體（Fig 1）；下頜骨立方骨塊尺寸為10 mm（近遠中）×15 mm（高度）×10 mm（頰舌向），立方體骨塊4個外表面（頰舌面及上下面）畫出1.2~1.6 mm厚密質(zhì)骨層［2］，在骨塊中央繪制出容納種植體的種植窩（Fig　2）.
　　1.2.2裝配實體模型和模型分元將生成的種植體、骨塊模型文件導(dǎo)入ABAQUS有限元軟件，裝配種植體和骨塊. 利用該軟件自動劃分功能進行種植體、局部骨塊的單元劃分，整個模型采用四面體單元劃分.
　　1.2.3材料力學(xué)參數(shù)我們參照Huang等［2］的模型參數(shù)，模擬Ⅱ類骨質(zhì)（Lekholm