BMC Oral Health：短冠-种植比对不同骨融合率各向异性骨应力分布的影响

虽然近年来种植技术有了长足的发展，但由于邻近的上颌窦、下颌神经等解剖结构复杂，加上牙槽骨高度不足等工作条件不充分，传统种植体难以直接置入。这些限制可以通过各种手术如上颌窦增强、下牙槽神经管移位和骨增强来克服。然而，这些技术有一些缺点，如创伤和术后并发症的风险增加，费用高，治疗时间长。口腔种植近年来取得了许多进展。特别是，他们的目标是优化种植体设计，种植体表面，以及种植体和基台之间的连接。该种植体不仅改善了生物力学性能，而且增加了与骨种植体的接触面积。

因此，在这种情况下，使用短植入物已成为一种可行的选择。2018年国际种植团队(ITI)共识会议将短种植体定义为长度≤6mm的种植体。一些报道新型种植体表面处理和短种植体设计的研究表明，短种植体与传统种植体相比具有相似的成功率，并且具有良好的临床效果。然而，短种植体(≤6 mm)与常规种植体的比较，随访1-5年，发现短种植体失败的风险更高。因此，临床医生应考虑与使用短种植体相关的所有潜在危险因素。其中，冠与种植体比(CIR)是影响单个短种植体有效性的临床设计因素。

交叉种植比(cross-to-implant ratio)，又称冠与种植体比(CIR)，是指冠的高度与种植体的长度之间的比例。短种植体主要用于牙槽骨垂直高度不足的后牙区。它们的使用导致CIR升高。在咬合力的影响下，冠长度和种植体长度之间的连接可以被类比为I类杠杆。因此，增加的CIR可能导致咬合过载，并且垂直悬臂延伸附近的种植体表现出骨整合的丧失。牙冠与种植体的比例过大不仅会降低种植体的稳定性，还会导致边缘骨吸收。牙周韧带起减震器的作用，并包含几个机械感受器，与咬合力相互作用。然而，在种植体周围没有牙周韧带的情况下，咬合力将直接传递到周围的骨骼。因此，植入物表现出较低的触觉敏感性和本体感觉反馈，这往往导致生物和机械并发症的增加。此外，种植体的长期存活也取决于种植体在牙槽骨中的稳定性。由于这种稳定性是通过骨整合来实现的，因此种植体的成功与生物学和生物力学因素以及临床环境有关。因此，种植体周围骨的生物力学对于评估种植体的可靠性和有效性至关重要

有限元法(FEM)是一种分析生物力学性能的有效技术，在口腔种植体设计中得到了广泛的应用。有限元分析(FEA)是使用模型来模拟特定情况下的力学问题的过程。因此，它允许我们在短时间内进行多次测试，并以动物或临床研究无法实现的方式任意修改关键因素。FEA能够模拟复杂的模型，涵盖其多种力学属性，从而便于全面分析和根据需要进行潜在的改进。然而，在以往的研究中，缺乏对不同骨整合率下短段种植体的CIR的生物力学研究。因此，本实验的目的是在考虑不同骨结合率的情况下，评估冠与种植体的比例对短种植体周围骨应力分布的影响。本研究旨在为设计适合不同骨愈合情况的短种植体提供参考。

a局部下颌骨模型，b种植体模型，c冠模型

四种不同CIRs的模型

模型组装完成

局部下颌区域的划分

实验材料参数

对皮质骨的最大冯米塞斯应力

方法：采用有限元法假设骨是横向各向同性的，建立了四种不同的下颌第一磨牙种植体模型。随后，对这些模型的咬合面施加轴向和斜向力。最后利用Abaqus 2020软件计算种植体周围骨组织的最大von Mises应力、拉应力、压应力、剪切应力、位移和应变等力学参数。

结果:在建立一致的骨整合率后，当受到垂直载荷时，应力分布在具有不同CIRs的模型中表现出相似性。然而，当暴露于倾斜载荷时，皮质骨内的最大von Mises应力随着CIR的增加而增加。在两种加载情况下，在CIR为2.5、骨整合率为25%的模型中，最大von Mises应力显著升高。相反，其他模型显示出类似的强度。值得注意的是，应力和应变值随着骨整合的增强而均匀增加。此外，骨整合率的增加与皮质骨和种植体最大位移的减少相关。

所有模型的应力分布模式

种植体的最大位移

松质骨的最大位移

结论：固定骨结合率后，倾斜载荷下短种植体周围的应力随CIR的增加而增加。因此，在选择较短的种植体时应考虑侧向力的影响。此外，CIR≥2.5和低骨整合率的病例存在种植体失败的风险。此外，骨整合率越高，种植体就越容易获得坚固的稳定性。

原始出处：

Yuan X,  Liu Y,  Yang Y, Effect of short implant crown-to-implant ratio on stress distribution in anisotropic bone with different osseointegration rates.BMC Oral Health 2023 Sep 20;23(1)