2結(jié)果
   
    2.1有限元模型
   
    在計(jì)算機(jī)上建立了真實(shí)螺紋形態(tài)牙種植體、下頜骨塊的三維立體有限元模型。種植體螺紋螺旋形態(tài)連續(xù)一致，無(wú)中斷或其他改變，與實(shí)體尺寸相同。本實(shí)驗(yàn)共建立了5個(gè)等級(jí)過盈量（即0.02、0.04、0.06、0.08、0.10mm）的有限元模型。
   
    2.2界面初始應(yīng)力
   
    利用過盈配合法成功模擬出骨組織界面的初始應(yīng)力，此初始應(yīng)力不單純由壓應(yīng)力組成，還包括拉應(yīng)力、剪應(yīng)力。骨組織初始應(yīng)力云圖顯示：種植體骨界面處應(yīng)力值最大，由骨質(zhì)界面沿種植體半徑方向向骨塊模型外部延伸，應(yīng)力逐漸減小，遠(yuǎn)界面2mm以上處應(yīng)力值迅速下降。種植體螺紋齒牙頂處出現(xiàn)應(yīng)力集中，壓應(yīng)力、拉應(yīng)力均最大，0.1mm過盈模型的個(gè)別單元應(yīng)力值超過100MPa，且拉應(yīng)力值大于壓應(yīng)力值，兩螺紋之間骨組織應(yīng)力較小。表2為不同過盈量下螺紋上下面處骨組織應(yīng)力大小，可見隨著過盈量的增加，應(yīng)力值逐漸增加。其中0.1mm過盈時(shí)，上下螺紋面壓應(yīng)力、拉應(yīng)力分別為17.0、30.0MPa，兩螺紋之間分別為7.017.0MPa。其他過盈量小于0.1mm的模型中上述應(yīng)力值均相應(yīng)下降。
   

    3討論
   
    以往牙種植體的三維有限元建模方法是將種植體植入頜骨之中，然后用磨片法、CT法、或MRI法將其斷成若干較薄的斷層，再將斷層片描出輪廓圖，用圖形數(shù)字化儀或激光掃描儀將圖形信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息輸入計(jì)算機(jī)，也有用掃描儀直接將斷層片輸入計(jì)算機(jī)的方法。但以上方法的最大缺點(diǎn)是在信息轉(zhuǎn)化過程中，往往會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，牙種植體的螺紋形態(tài)等很難準(zhǔn)確地表達(dá)，因此所建模型的幾何相似性較差。本研究利用專業(yè)畫圖軟件精確地繪制出種植體實(shí)體尺寸，并繪制出骨塊內(nèi)螺紋形態(tài)，與種植體螺紋相嚙合，然后將實(shí)體模型文件導(dǎo)入ABAQUS有限元軟件，此方法使數(shù)據(jù)傳送過程中的文件數(shù)據(jù)丟失減少，克服了常規(guī)方法的不足，并依靠ABAQUS軟件強(qiáng)大的自動(dòng)修復(fù)功能，最大限度地保證了模型幾何形狀的完整性，使得所建模型與實(shí)際形狀具有高度相似性［8］。采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)劃分法對(duì)裝配實(shí)體三維模型進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑⒏鶕?jù)種植體的外形特點(diǎn)和研究的重點(diǎn)區(qū)域，手動(dòng)調(diào)節(jié)、改變單元大小及數(shù)目，使種植體骨界面區(qū)域網(wǎng)格劃分較其他區(qū)域細(xì)小，結(jié)果證實(shí)所分單元保持了種植體的螺紋形態(tài)，螺紋清晰、連續(xù)一致，保證了有限元分析結(jié)果的精確性。
   
    本研究中，種植體螺紋齒牙頂處出現(xiàn)應(yīng)力集中，壓應(yīng)力、拉應(yīng)力均最大，兩螺紋之間骨組織應(yīng)力較小。從力學(xué)角度看，種植體螺紋形態(tài)的不規(guī)則和螺旋特點(diǎn)是引起界面應(yīng)力集中的主要原因。種植體螺紋齒牙尖處由于截面的突然縮小，因而在齒牙頂出現(xiàn)應(yīng)力集中，逐漸遠(yuǎn)離齒牙頂部則應(yīng)力分布趨于相對(duì)均勻。
   
    臨床上為增加即刻負(fù)載種植體的初期穩(wěn)定性，制備種植窩時(shí)，終末鉆半徑一般比種植體半徑小，此差值一般為0.3mm左右（如Straumann、3i等種植體系），種植體在一定外力作用下被擠壓就位，骨界面產(chǎn)生初始應(yīng)力。本研究在模擬界面初始應(yīng)力時(shí)，沒有將過盈量設(shè)為0.3mm，主要基于2點(diǎn)：①種植體擠壓植入過程中，一部分骨組織被擠壓產(chǎn)生初始應(yīng)力，另有部分骨組織被切削破壞，因此實(shí)際過盈量小于0.3mm。②若將過盈量設(shè)為0.3mm，則產(chǎn)生的界面應(yīng)力會(huì)遠(yuǎn)大于骨組織的破壞極限強(qiáng)度，因此需考慮材料的塑性及破壞參數(shù)。然而目前對(duì)骨組織的本構(gòu)方程尚不十分清楚，且受有限元軟件本身的限制，模擬骨質(zhì)的破壞過程是非常困難的。因此本研究將骨組織假設(shè)為各向同性的線彈性材料，且設(shè)定過盈量小于0.3mm，在彈性范圍模擬初始應(yīng)力情況。
   
    骨松質(zhì)抗拉力極限強(qiáng)度為22～28MPa，由骨組織抗壓極限強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大30%可知抗壓極限強(qiáng)度為28.6～36.4MPa。本研究結(jié)果中0.1mm過盈時(shí)螺紋上下面壓應(yīng)力為17MPa，未達(dá)到破壞極限，而拉應(yīng)力為30MPa，達(dá)到了骨質(zhì)抗拉極限強(qiáng)度。若增大過盈量（大于0.1mm）則拉應(yīng)力會(huì)超過極限強(qiáng)度，引起骨質(zhì)破壞，應(yīng)力不但不會(huì)因過盈量的增大而上升，反而會(huì)因骨質(zhì)破壞而下降，因此可以看出，最終界面應(yīng)力大小與0.1mm過盈所產(chǎn)生的應(yīng)力值相當(dāng)，0.1mm過盈模型基本模擬了即刻負(fù)載骨界面初始應(yīng)力狀態(tài)。綜上，本研究探索了一種可行的建立包含真實(shí)螺紋形態(tài)的種植體即刻負(fù)載有限元模型的方法，建立的種植體有限元模型與實(shí)體具有高度的相似性；采用過盈配合法可模擬種植體骨界面初始應(yīng)力狀態(tài)，所建即刻負(fù)載有限元模型為牙種植體即刻負(fù)載的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究打下了基礎(chǔ)。