钛合金与Y-TZP材料在萎缩性上颌骨中作为骨膜下种植体的生物力学比较：一项有限元研究

《BMC Oral Health》：Biomechanical comparison of titanium and Y-TZP subperiosteal implants in atrophic maxilla: a finite element study

　　

摘要

背景

本研究的目的是利用三维有限元分析（FEA）评估由钛和氧化钇稳定四方氧化锆多晶（Y-TZP）材料制成的骨膜下种植体系统在不同种植体厚度和螺钉直径下的生物力学性能。

方法

根据计算机断层扫描（CT）获得的上颌几何数据，生成了八个FEA模型。研究了两种种植体材料（钛和Y-TZP）、两种种植体厚度（1.0毫米和1.5毫米）以及两种螺钉直径（1.5毫米和2.0毫米）。模拟了三种加载条件：前磨牙和第一磨牙的双侧垂直载荷150牛顿、30度角的单侧倾斜载荷100牛顿以及切牙的双侧垂直载荷150牛顿。分析了骨的总位移值、骨中的最大和最小主应力；以及骨膜下种植体、基台和金属框架中的冯·米塞斯应力。

结果

种植体厚度的增加降低了骨中的应力水平，但增加了骨膜下种植体和金属框架内的应力。较大的螺钉直径降低了骨和种植体中的应力，但增加了金属子结构中的应力集中。Y-TZP较高的弹性模量减少了应力向骨的传递；然而，在种植体本体和框架内部观察到了较高的应力。

结论

种植体厚度、螺钉直径和材料硬度影响了骨膜下种植体的生物力学性能。两种材料产生的骨应力值均低于与骨吸收相关的阈值。由于其材料特性，Y-TZP在减少骨应力方面表现出良好的应力分布。需要通过体外、体内和临床研究来验证其在骨膜下种植体系统中的长期生物力学性能和临床适用性。