生物力学原理和治疗计划 - Biomechanics and Treatment Planning - Part 1

译 Implant Dentistry – Biomechanics and Treatment Planning – Course Transcript

• 1. 生物力学原理和治疗计划 John Beumer III DDS, MSDivision of Advanced Prosthodontics, Biomaterials and Hospital Dentistry, UCLA 汤 春 波 戴 文 雍译 南京医科大学附属口腔 医院种植修复科 This program of instruction is protected by copyright ©. No portion of this program of instruction may be reproduced, recorded or transferred by any means electronic, digital, photographic, mechanical etc., or by any information storage or retrieval system, without prior permission.
• 2. 种植修复生物力学和治疗计划 为什么我们在制定治疗方案的时候必须考 虑种植体的生物力学呢? 因为，如果不对生物力学加以考虑，则 会发生种植体过载、修复失败（如折断 和螺丝松动）种植体的过载将导致周围骨丧失及最终的种植修复 失败
• 3. 已产生骨结合的种植体周围骨质可否 发生过载的现象?骨是一个动态的结构。超出限度的负载导致骨组织产生以吸收为主的改建反应。! Hoshaw et al (1994) 观察到在轴向施加过度的负载（300N） 后，种植体周围的骨发生了吸收性的骨改建。发生于种植体颈 部四周的牙槽嵴顶区域以及与种植体体部相邻的区域。! Brunski et al, 2000 J Oral Maxillofac Implants – 达成共识! Isador’s (1996, 1997)的一系列研究利用猴子模型得到的数据 与Hoshaw和她的团队所提出的假说相一致! 最近Myamoto et al (1998, 2000, 2008) 等的研究证实了 Hoshaw和Brunski的最初的假说。
• 4. 新的种植体表面可否降低种植体过载 Courtesy C Stanford 的风险?v  过大的（牙合）力v  结果导致微破坏(折断、 裂纹和断层)v  吸收为主的骨改建v  继而发生骨结合界面微孔 的增加v  持续的加载造成恶性循环， 更多的微破坏和微孔最终 导致种植的失败
• 5. 种植体生物力学! 已发生骨结合的种植体作为支持的修复体的承受负 荷的能力到底是多少?! 这种承受能力是否受到植入区域骨质的影响?! 哪些因素控制着从种植体传递到骨组织的加载力的 大小?! 以种植体为支持的修复体被设计出来应该承受怎样 的负载才是安全的?
• 6. 种植体的生物力学 Karnak The Great Wall Pont de Gard为了获得可预见性的修复效果，尤其在后牙区与种植体被排列成线性时，你必须再三考虑你的种植修复体的生物力学。
• 7. 种植体的生物力学承受负载的能力 预期的加载1. 受植区骨质 (受影响因素)2. 骨-种植体界面的质量 !   咬合因素 牙尖高度3. 种植体表面微结构 咬合面跨度 !   机械光滑表面 vs 微粗 引导类型 糙表面 vs 纳米级处理表 前伸引导 面 组牙功能4. 种植体 !   悬臂力 !   数量和排布 连接于天然牙列 线性 vs 非线性（曲线） 咬合面大小 !   长度和直径 带悬臂的修复体 !   角度 !   副功能习惯 (磨牙症) !   过度咬合
• 8. 承受加载的能力 种植体数量和排布l  数量和排布均影响了种植体支 持的修复体的承受加载的能力l  非线性地分布种植体比线性排 列的种植体的承受能力更大
• 9. 承受加载的能力 线性 vs 非线性（曲线）非线性的分布可承受更大的加载.
• 10. 承受加载的能力 线性 vs 非线性（曲线）v  非线性的分布（如该患者所示）的修复效果更具有可 预见性v  该固定烤瓷桥在植入后使用了8年 牙合: 组牙功能牙合
• 11. 承受加载的能力 线性 vs 非线性（曲线）右边的病人在尖牙区的种植体排布呈线性，这种方式预后并不理想左边的病人，种植体分布成非线性，修复效果是相当有把握的 预后好 预后不好
• 12. 承受加载的能力 线性 vs 非线性（曲线）v  中切牙区是种植的非常理想的区域，因此: ! 拔除中切牙并植入种植体v  结果: ! 生物力学性能更为理想且对临床效果更有预见性 Courtesy Dr. R. Faulkner
• 13. 承受加载的能力线性 vs 非线性（曲线） v  中切牙被拔除 ! 注意中切牙区的水平尺寸 v  种植体植入 Courtesy Dr. R. Faulkner
• 14. 承受加载的能力线性 vs 非线性（曲线） Courtesy Dr. R. Faulkner
• 15. 承受加载的能力 线性vs 非线性（曲线）v  完成的修复体v  生物力学性能很理想 Courtesy Dr. R. Faulkner
• 16. 承受加载的能力 种植体的数量和分布v  前-后伸展距离（A-P距） 在下颌无牙颌，如此例中使用曲线 形的排列种植体，可获得最大的承 载能力。悬臂的长度可为A-P距的 两倍，但不应大于20mm。
• 17. 承受加载的能力 悬臂长度和A-P距如使用接近直线的种植体排列和过长的悬臂（如此例），则相对来说将降低种植修复承受加载的能力v  结果 •  机械力学上的失败 •  种植体过载 A-P 在此病例中，发生了修 Spread 复体固位螺丝反复折断
• 18. 过大的悬臂力量 种植体过载和吸收性的骨改建l  如果悬臂过长，则会造成种植体的过载，在位于远中的种植体周 围引发以吸收为主的骨改建反应 在这个病例中，为无牙颌病人使用了固定桥。但是，悬臂的伸 展长度超过30mm。注意到，在远中的种植体周围出现了骨丧 失，尤其是左侧。最终该种植体折断。
• 19. 上颌 vs 下颌Courtesy Dr. C. Stanford 上下颌骨骨小梁的尺寸和形状都 有所不同，这可能是使得在下颌 骨使用种植体支持的修复体所能 承载负荷的能力优于上颌修复体 的原因之一。
• 20. 上颌后牙区每单位的种植体数量在利用种植体修复上颌后牙区失牙时，受解剖所限我们被迫使用接近线性 的种植体排列方式。 因此在大多数病例中:!  每个牙单位植入一枚种植体!  在后牙区尽量保证至少三枚种植体*第三枚种植体显著提高了修复体的生物力学性能。 1个牙单位= 1个前磨牙
• 21. 上颌后牙区每单位的种植体数量从生物力学角度看，非线性的排列要优于线性排列。然而，当 修复上颌后牙时，由于解剖所限我们只能使用线性排列，因此在 大多数病例：!  每个牙单位植入一枚种植体。!  后牙区尽可能保证至少三枚种植体 *第三枚种植体显著提升了修复体的生物力学性能。
• 22. 上颌后牙区每单位种植体数目这两例中，远中的种植体因为过载，造成在加载后30个月失败。
• 23. 上颌后牙区每单位种植体数目这些种植体在66个月后失败.这个病人使用的是组牙功能牙合. 结果: 另一个问题: 牙尖过陡，咬合呈三点接触 !   侧向过大的力 !   种植体失败
• 24. 上颌后牙区每单位种植体数目 这一病人的缺牙间隙只允许两枚种植体植入. 但是， 注意使用前伸引导牙合.应调牙合使得减小非轴向力的传递
• 25. 上颌后牙区每单位种植体数 目只有两枚种植体植入. 注意使用前牙引导牙合。
• 26. 下颌后牙每单位种植体数目对大多数患者来说，两枚种植体足够为什么? 下颌骨的骨小梁更致密，骨结合 更好。
• 27. 下颌后牙每单位种植体数目 如下情况建议使用三枚种植体：v  下牙槽神经上方骨高度只允许使用短种植体v  骨质量不理想v  需要修复4个牙单位
• 28. 下颌后牙每单位种植体数目修复4个牙单位时推荐使用3枚种植体
• 29. 线性排列时需要从生物力学角度多加考虑修 复体的设计 !  没有把握时在后牙区加第 三枚种植体； !  减小咬合面的长度宽度
• 30. 后牙区线性排列种植体的设计考虑 v 没有把握时: 如骨质较差，有副 功能病史时，加入第三枚种植体 v 减小咬合面的宽度
• 31. 后牙区线性排列种植体的设计考虑然而这个病例也有一个小缺陷. 是什么?注意: 修复体的颊舌径过长v 减小咬合面的宽度，不得宽于前磨牙的宽度
• 32. 在后牙区错开的非线性 vs 线性排列 Straight line implant configuration Staggered implant configurationItoh, et al, 2003利用光弹性模型分析应力分布。
• 33. 错开的非线性 vs 线性分布 从生物力学 的角度来说它是不是更有利？ Straight line implant configurationv 是的，尤其是在特定的咀嚼循环运动时。非线性的分布可更有效地抵抗侧向力量。 Staggered implant configurationv 但是临床上有显著的提高吗？尚不知晓。 Itoh and Caputo, et al 2003
• 34. 错开排列vs线性排列 后牙区这种交错排列切实可行吗? Straight line implant configuration在后牙区无法使得种植体错开得非常明显，从而无法获 Staggered implant configuration得生物力学上的显著差异 Itoh and Caputo, et al 2003
• 35. 在条件不好的区域的种植体我们可以使用短种植体吗? ! 上颌后牙区 ! 下颌后牙区下方通过下牙槽神经 管的区域 ! 颅颌面应用 理论上可行。 但我们需要设计严格的临 床试验去确认短种植体的 修复效果确实具有可预见 性。
• 36. 种植体的长度和直径在后牙区，避免使用长度小于10mm，直径小于4mm的种植体 v 短种植体，如这里的7mm螺纹种植 体，表现出并不理想的应力分布形式 （有限元分析）。较长的种植体分散 应力更为理想。 v 利用新型表面的种植体可达到更好 的骨结合，所以失败通常发生在骨小 梁。Cho et al, 1993
• 37. 种植体长度和直径• Moy and Sze,’93 的两年随访资料•  注意：后牙区7mm和10mm种植体都显示出高失败率。
• 38. 种植体的长度vs直径 是不是增加的种植体的宽 度就可以补偿其长度的不 足? Caputo等人2002年使用光弹模 型尝试分析种植体长度或宽度 的增加是否对应力分布有较大 的影响，他们的结论是：
• 39. 种植体长度vs直径 !  绝大多数加载沿长轴传递 !  在相等的加载条件下，大直 径种植体传递至骨的应力仅比 同长度小直径种植体略微降低。 !  对于受试的种植体，长度对 应力的分散的影响比直径的影 响更重要。 舌向加载 轴向加载 颊向加载Caputo et al,2002
• 40. 种植体长度vs直径 以下这些资料显示出临床上的差异。我们的临床工作中，种植体 的长度远比直径重要。如下图，当种植体排列成线性时，短的宽 种植体更容易发生过载。 2年 5年Cho,In Ho et al, 1992
• 41. 理想的种植体直径 4-5 mm 小于4mm的种植体发生折断的危险! 非常高 !  折断率大约为5-7%!  大于5 mm的种植体折断风险也很高 ! 直径为6   mm的种植体失败率大约为20% !  而直径为4-5 mm的种植体的失败率小于5%
• 42. 种植体角度– 后牙 vs 前牙v  在后牙区，种植体的放置须 使咬合力可以沿其长轴传递。v  在前牙区，解剖的限制使得 种植体无法垂直于（牙合） 平面植入。然而，用于剪切 食团的力量在前牙区的大小 约为后牙用于咀嚼同样食团 所需力的大小的1/4。还有一 些别的原因，使得种植体的 过载很少发生在前牙区。
• 43. 种植体角度v  非轴向的力会造成负载加大。Kinni et al (1987)利用光弹性 模型分析Cho et al (1993)利用有限元分析证实，非轴向加 载时在种植体颈部和根方尖端存在临床上潜在的应力集中。 Cho,In Ho et al, 1992
• 44. 生物力学 – 牙列缺损患者 后牙区非轴向加载和种植体过载v  因为Spee曲线的弧度及远中种植体植入角度的问题，（牙合）力的 加载（如箭头所示）并非沿着种植体长轴。 后牙区的线性排列，特 别会出现像这位患者一样的非轴向力的加载，尤其在短面型的患者中 更易出现。
• 45. 悬臂力 悬臂力存在潜在的危害，尤其当种植体呈线性排布及在 后牙区仅放置一枚种植体时。!  悬臂越长，力量越大，有越多的应力集中于远中种植体的颈部已发生骨结合的骨质。!  如图所示，注意，20mm长的悬臂比5mm长的悬臂发生的应力集中要大得多。
• 46. 悬臂力 Cantilever sectionT种植体支持的修复体当用在下颌牙列缺失时，只要满足下列情况，则修复体的远期效果相对较好：l  限制悬臂区长度在一定安全范围 内l  种植体分布的形状为曲线l  使用坚固的跨牙弓的金属支架
• 47. 过大的悬臂力 种植体过载和吸收性骨改建l  如果悬臂力量过大，将导致种植体的过载，引发远中种 植体周围骨的吸收性改建。 这一牙列缺失患者使用的是与前面患者类似的固定桥修复体。 但悬臂伸展的长度达到了30mm.注意远端种植体周围的骨丧失， 尤其是左侧末段的种植体。最终，这枚种植体发生了这段。
• 48. 过大的悬臂力 种植体过载和吸收性骨改建 病例报告这一种植体支持的设计，组织杆在远端使用的是非弹性附着体，在前牙区形成了一个长悬臂。种植体承受倾斜的力量，负载增大，导致种植体周围骨吸收改建最终种植体脱落。
• 49. 过大的悬臂力 种植体过载和吸收性骨改建 悬臂 悬臂 上颌无牙合覆盖义齿!  80年代，UCLA常用的组织杆的设计通常使用4枚种植体（如上图）作为义齿固位。 前方和游离端均使用Hader杆附着体!   这种设计使种植体需要完全承担后方的合力!  随访资料（本文作者从他个人的患者处收集）显示，这种设计会导致远端的种植体周围骨丧失和种植失败。
• 50. 过大的悬臂力 种植体过载和吸收性骨改建 悬臂 悬臂 上颌无牙合覆盖义齿F四枚种植体支持的覆盖义齿，使用非弹性附着体 (Hader) (箭头) 和远端出现悬臂患者 # 种植体 随访时间 失败 失败位置失败的时间 10 40 5-12 年 4 均在远中 39-73 个月 ***失败均是由于种植体的过载导致的种植体周围骨丧失
• 51. 悬臂力 种植体过载和吸收性骨改建 l  种植体辅助支持设计– 4 枚种植体上颌无牙列患者，当在组织杆远端使用弹性连接体 (该患者使用的是ERA) 时，负载后发生的种植体失败被完全避免了。
• 52. 后牙区的悬臂和线性排列 近、远中悬臂l  线性排列的方式恢复后牙时，悬臂是非常不利的，会导致负载 的加大和紧邻悬臂的种植体周围骨的过载，因此悬臂应该成为 禁忌。
• 53. 悬臂 – 种植体过载l  注意到，紧邻悬臂处的种植体周围骨丧失。 这种修复设计的预后很不理想
• 54. 悬臂 – 种植体过载
• 55. 避免颊、舌侧的悬臂这一病例中咬合面过宽。颊、舌侧同样会出现悬臂导致：!  修复体失败!  瓷层断裂!  螺丝折断!  种植体过载和骨丧失
• 56. 咬合面解剖和生物力学 v  窄（牙合）面目的: 减小颊舌悬臂效应
• 57. 避免颊舌悬臂咬合面必须缩窄从而避免颊侧和舌侧的悬臂。磨牙的宽度不得超过前磨牙的宽度（如这两例所示）
• 58. 单独的种植体恢复单个磨牙 – 悬臂效应 A B当食团及咬合力施加在边缘嵴时（B），修复体因为只靠一个相对窄的平台支持，易于发生倾斜。结果: 悬臂力导致螺丝的松动，种植体折断和结合于种植体的骨发生过载。
• 59. 单个种植体恢复单个磨牙 悬臂效应折断 种植体在功能作用30个月后折断。
• 60. 磨牙区的单个牙修复体—悬臂效应 近中悬臂 4 mm直径种 植体这一种植体过于短窄，不能承受（牙合）力，吸收性骨改建造成骨丧失，最终发生种植体脱落。
• 61. 远中游离端的单个修复体
• 62. 远中游离端牙列缺损
• 63. 单个磨牙缺失处的修复—解决方法 利用一下方式减小悬臂： !   较大直径种植体 !   多个种植体这个患者使用大直径的种植体来恢复第一磨牙
• 64. 单个磨牙缺失的修复I这个患者植入两枚4mm直径的种植体来恢复第一磨牙。咬合面的宽度做成与自身天然的前磨牙 同宽，减小了可能的颊舌侧悬臂。 个性化基台 舌侧固位螺丝
• 65. 单个磨牙缺失的修复注意:!   提供以供牙间刷清洁的空间!   咬合面的宽度
• 66. v  Visitffofr.org for hundreds of additional lectures on Complete Dentures, Implant Dentistry, Removable Partial Dentures, Esthetic Dentistry and Maxillofacial Prosthetics.v  The lectures are free.v  Our objective is to create the best and most comprehensive online programs of instruction in Prosthodontics