1. 生物力学原理和治疗计划
John Beumer III DDS, MS
Division 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
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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 configuration
Itoh, 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 configuration
v 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 configuration
v 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
section
T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

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