高丽荣

作者单位：301800 天津，天津市宝坻区人民医院口腔科

种植牙是指将人工牙根植入缺牙区的牙槽骨内并在其上制作烤瓷牙冠的缺损牙齿修复方法，与传统修复治疗相比，具有舒适、对邻牙影响小、美观等特点，可同时满足患者的生理及美学需求。成功的种植牙应与骨组织接触良好，生物力学相容性良好，咀嚼压力在周围骨组织上分布均匀；应力过大或过小均可能导致种植失败[1]。本研究对可能影响口腔种植牙生物力学的因素进行概述，以期为提高种植牙成功率提供理论基础。

1 种植牙生物力学的测量方法

种植牙生物力学的传统测量方法主要有电测法与光弹法，电测法是一种精度和灵敏度均极高的方法，能够适应各种复杂的测量环境，但只能逐点测量，不能得到整个应力分布全貌，可能造成误差。光弹法的优点是全场性和直观性，可对不同形状构件的力学进行分析，但无法将材料力学和弹性相关联，对模型内任意位置应力无法进行准确评估。而随着技术发展，有限元法已成为种植牙生物力学研究的重要工具，且经历了从二维到三维、从静态到动态的发展，且已经开始向非线性延伸；有限元法可满足不同材料、不同环境及不同载荷条件下的研究需求，为种植牙生物力学研究提供了新方向。

2 种植牙的生物力学要求

成功种植牙对其生物力学的应力和分布有一定要求，对于单颗种植体的生物力学要求只需保证该种植体周围应力应变在颌骨承受应力值上限以内，此方面的技术已相对成熟；而对于缺牙数量较多的患者，除了考虑每一颗种植体的生物力学要求外，还应考虑种植牙数量及其分布情况对生物力学的影响。

3 种植牙生物力学的影响因素

3.1 种植牙材料 种植牙在临床经历了30多年的发展，目前，被普遍接受的材料只有几种，钛质种植体因其弹性模量与骨接近、生物相容性好、与骨组织可形成动态界面且能紧密、牢固结合而成为应用时间最长、接受度最广的一种理想种植材料[2-3]。虽有研究通过动物实验发现种植材料对种植体周围骨内的应力分布影响不大，但从生物力学的角度出发，种植体的弹性模量及理化性质均会对种植体骨界面应力分布产生影响。我国学者对相同负荷下5种不同弹性模量的单个种植体骨界面应力分布进行研究发现，随着弹性模量增加种植体根端骨内应力增大，颈周骨内应力减小，种植体与骨界面的相对位移运动随着种植体弹性模量降低而增大[4]。作为种植体材料，其弹性模量应＞110 000 N/mm2。为追求完美的骨整合，基于生物活性材料涂层(羟基磷灰石)有利于改善种植体与骨结合、提高长期成功率理论，有学者主张在种植体表面进行涂层，但其是否对种植牙生物力学产生影响，目仍需进一步研究；也有学者试图使用生物陶瓷作为种植体材料，但种植后发现其易碎性的特性导致生物力学相容性差，种植失败率较高[5-7]。目前，高分析生物材料因其具有与天然牙相近的运动性能、把应力更好的向周围骨组织传导的传导性能及其柔韧性能受到越来越多的关注，未来也可能作为更优的材料替代硬性种植体。

3.2 种植牙长度和直径 目前对种植体周围骨面应力反应与种植牙长度和直径间的关系没有定论，早在上世纪90年代就有学者发现应力分布受种植体直径影响，直径越大，产生的应力分布效果越好[8]；另有学者发现种植体从骨中拉出力与种植体直径并无相关性，但受种植体长度影响[9]。我国学者研究发现，骨界面的总体应力分布与种植体直径(3 mm，4 mm，5 mm)关系不大，但骨界面应力及骨界面相对位移运动均随着种植体直径增加而降低，更有利于应力分布；提示我们在临床操作中可依据患者具体情况尽量选择直径较粗的种植体。赵宝红等人[10]应用长度为8 mm、10 mm、12 mm及14 mm，直径为3.5 mm、4.0 mm、4.5 mm及5.0 mm的不同组合种植体进行研究，结果显示，种植体应力集中在根尖松质骨区和颈部皮质骨区，根尖松质骨区应力随着直径增加而显著减小，根尖松质骨区应力随着长度增加而缓慢减小；得出结论，种植体-骨界面的应力随着种植体直径和长度的增加而减小，尤其是直径对其影响更大。总体来看，种植体周围骨面应力反应与种植体直径和长度均有关，但目前仍存在争议，需进一步进行研究。

3.3 种植牙形态及结构 种植牙形态及结构是牙种植过程中首要考虑的参数，种植牙形态经历了叶状、锚状、三角架状，到后来的圆柱状，到现在被认为最佳形态的单个旋转对称形态的发展历程，体现了人类对种植牙最佳生物力学相容性的追求。虽然有关种植体表面微观形态对生物力学影响的看法不同，但有一点是公认的，种植体表面粗糙度与新骨间存在正相关关系，越粗糙，越有利于新骨生长[11]。Victor[12]研究发现，种植体周围骨内应力分布的特点为根尖部较小、颈部及翼的下方较大，推测种植体翼可改变应力分布。圆柱形因其更容易形成骨整合界面、机型强度高及可降低应力在骨皮质上的峰值而得到广泛应用。从临床考虑，长度和直径对种植体初期稳定性具有重要影响，因此，保证种植体上颌植入长度＞12 mm、下颌植入长度＞10 mm、直径＞3 mm可显著提高种植成功率。此外，牙种植成功率还受种植体表面条件和螺纹种类等影响[13]。研究发现[14]，中空螺旋种植体应力主要集中在顶点区域，实心螺旋种植体比中空螺旋种植体具有更好的应力分散和转移能力。黄辉等[15]研究发现，柱状螺旋根管应力分布受螺纹顶角角度影响，60°螺纹顶角的种植体其应力分布更为合理。近期研究发现，对根管表面进行修饰后对其生物力学、动力学、抗疲劳、抗折断性能均有一定影响[16-17]。王宏远等[18]研究发现，与SS种植体相比，TS种植体可显著降低种植体颈部周围骨组织应力，且大直径有利于应力分布；基台及中央螺丝在种植体内深度的增加有利于应力的分布。

3.4 种植牙数量及排列 种植牙由多个种植体支持时会对其应力分布产生一定影响，种植牙应力分布情况受种植体的数量、排列方式及颌骨内走向等多种因素共同影响。单独种植体上承受的应力随着种植体数量的增加而减少[19]，但多个种植体之间的相互作用是否影响种植体应力分布仍需进一步研究。多个种植体支持的种植牙当受到水平方向力的作用时，该力将被传导至每个种植体，且传导至每个种植体的力相对均等；当受到垂直力作用时，该力也会向每个种植体传导，但传导至每个种植体的力相差较大，种植体所承受的压力与离受力点的距离呈反比。研究发现[20]，种植体垂直于牙平面并平行放置时更有利于应力分布，但实际临床应用中往往使种植体之间形成角度以取得共同的就位道。在骨内，相较于直线排列，曲线排列的种植体界面应力更小。朱青[21]研究发现，种植体倾斜植入，所有单一载荷及复合载荷的骨界面应力分布均优于种植体垂直植入。

4 小结

口腔种植牙技术自诞生以来一直备受医患关注，已经在临床上得到广泛应用，且从生理学和美学上均能满足患者的需求，但在临床应用中仍有很多问题有待解决和提升，如种植体选择、生物力学分布及应力对组织效应产生的影响等。因此，口腔种植牙还有巨大的发展空间和潜力，有待进一步的研究与探讨。