萎缩性上颌骨修复中经鼻、颧骨和翼状骨植入物的有限元分析

《Journal of Stomatology Oral and Maxillofacial Surgery》：Finite Element Analysis of Transnasal, Zygomatic and Pterygoid Implants in the Rehabilitation of the Atrophic Maxilla

本研究通过有限元应力分析，对比三种上颌骨萎缩植入模型（模型1鼻内和颧骨植入、模型2四颧骨植入、模型3鼻内、颧骨和翼突联合植入）的应力分布。结果显示模型3在植入体和皮质/松质骨中应力值最低，且分布更均匀，表明联合应用鼻内、颧骨和翼突植入可优化骨吸收患者的生物力学环境。

　　

Eren Togac|Ferhat Ayranc?|Oguzhan Tapc?

土耳其奥尔杜大学牙科学院口腔颌面外科系

摘要

目的

本研究旨在利用有限元应力分析方法，评估经鼻植入物、颧骨植入物和翼状骨植入物在萎缩性上颌骨模型中对植入物及其周围骨骼产生的应力分布。

材料与方法

设计了三个萎缩性上颌骨模型。模型1在12区和22区植入经鼻植入物，在15区和25区植入颧骨植入物；模型2在12区、15区、22区和25区各植入一个颧骨植入物；模型3在12区和22区植入经鼻植入物，在15区和25区植入颧骨植入物，在17区和27区植入翼状骨植入物。通过球形食物团模型分别对11号和16号牙齿施加150牛顿的垂直载荷。

结果

在前向和后向载荷作用下，模型1中的植入物所承受的冯·米塞斯（Von Mises）应力值最高，而模型3中的应力值最低；在基台部分，模型2的应力值最高，模型3的应力值最低；在皮质骨中，模型2的应力值最高，而在松质骨中，模型1的应力值最高；两种类型的骨骼中，模型3的应力值均最低。

结论

经鼻植入物与颧骨植入物的联合使用可以作为传统四颧骨植入方案（Quad Zygoma）的替代方案。此外，加入翼状骨植入物可以进一步降低应力值，并在萎缩性上颌骨的修复中提供生物力学优势。

引言

牙周疾病、拔牙后的牙槽骨吸收以及上颌窦气化常常导致上颌骨的骨量不足，从而影响种植牙的植入[1]。严重萎缩性上颌骨的修复一直是一个重要的临床挑战，因为其重建需要复杂的外科策略和精心的治疗计划[2]。

上颌骨的骨量损失可以通过先进的外科技术进行补偿，如上颌窦扩张术、骨移植术、覆盖移植术和引导性骨再生[3]。然而，这些技术在萎缩性上颌骨中的应用存在一些缺点，包括需要多次手术干预、与体外供体部位相关的并发症、患者在接受移植愈合期间无法进行口腔功能恢复、骨吸收的不可预测性、治疗成本增加以及不适合立即加载等[4,5]。

鉴于这些限制，颧骨植入物和翼状骨植入物等替代治疗方案应运而生，它们能够提供后部支撑，减少大量骨移植的需求，并促进萎缩性上颌骨的早期功能恢复。颧骨植入物最初用于因创伤、肿瘤切除或先天异常导致的大范围上颌骨缺损的修复，后来也被用于治疗严重萎缩性上颌骨的患者[6]。从解剖学和生物力学的角度来看，颧骨被证明是适合植入物的固定点，从而消除了大规模骨扩张术的必要性[7]。同样，翼状骨植入物被放置在上颌-翼状骨交界处，该交界处由上颌结节、腭骨的锥形突起和蝶骨的翼状骨板共同构成。通过利用这一区域，它们避免了后部上颌骨的移植手术和悬臂结构的需求[8]。

与其他替代方案（如颧骨植入物和翼状骨植入物）不同，经鼻植入物被用于前部上颌骨的修复[5]。在经鼻植入技术中，植入物通过鼻腔插入，经过梨状孔的侧壁，其尖端固定在皮质骨结构（如上颌骨的额突或下鼻甲）中[9,10]。最近有人提出将经鼻植入物与两个颧骨植入物结合使用，作为传统四颧骨植入方案（Quad Zygoma）的一种新替代方案[11]。

颧骨植入物、经鼻植入物和翼状骨植入物等技术不仅具有较高的成功率，还能缩短修复时间和治疗成本，并提高立即加载的可能性[5]。本研究的目的是通过有限元应力分析，评估使用经鼻植入物、颧骨植入物和翼状骨植入物修复的萎缩性上颌骨患者中植入物及其周围骨骼的应力分布。

材料与方法

本研究由土耳其奥尔杜大学牙科学院和Ay Tasar?m有限公司合作完成，并得到了奥尔杜大学科学研究项目协调部门（项目编号B-2429）的支持。

植入物中的冯·米塞斯应力值结果

在前向载荷作用下，模型1中的植入物最大冯·米塞斯应力值为26.2 MPa，模型2为20.0 MPa，模型3为25.8 MPa。尽管整体应力范围相似，但模型3的应力分布更为均匀。

在后向载荷作用下，模型3中加入翼状骨植入物后，植入物的峰值应力从模型1的72.7 MPa显著降低至33.9 MPa（约降低了53%）。

讨论

本研究的局限性与其他有限元分析研究的结果一致。自然界中不存在100%均匀且各向同性的材料。然而，在进行有限元应力分析时，通常假设构建的模型是各向同性、均匀且线性弹性的[15]。因此，本研究中的所有模型也被视为均匀、各向同性和线性弹性的。尽管如此，牙科植入物的完全骨整合过程仍存在一定的复杂性。

结论

在本有限元研究的局限性范围内，研究结果表明，经鼻-颧骨-翼状骨植入物组合（模型3）为萎缩性上颌骨的修复提供了最理想的生物力学环境。该配置在皮质骨和松质骨中均实现了最低的冯·米塞斯应力值（拉伸应力σ?和压缩应力σ?），表明其应力分布更为均匀且符合生理特征。

作者贡献声明

Eren Togac：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源准备、方法论设计、实验设计、数据分析、概念构思。Ferhat Ayranc?：撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证、项目管理、方法论制定、资金筹措。Oguzhan Tapc?：撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证、方法论设计、实验设计、概念构思。

利益冲突声明

作者声明本文的发表不存在任何利益冲突。