摘要
目的： 通过三维有限元法探究青少年与成人上颌后牙区微螺钉种植体不同骨皮质穿透模式在水平向与垂直向力负载下的生物力学差异，探讨上颌后牙区微螺钉种植体适宜的植入与加载方式，为临床上提高微螺钉种植体植入后稳定性提供理论指导。 方法： 建立1.4×8mm自钻型微螺钉种植体的三维有限元模型和不同骨皮质厚度的成人组与青少年组包含上颌第一、第二磨牙之间的牙槽骨及颧牙槽嵴骨块的三维有限元模型。设置微螺钉种植体在骨内的位置分别为：模式1，植入深度6mm穿透牙槽骨颊侧骨皮质；模式2，植入深度6mm穿透牙槽骨颊侧和上颌窦底骨皮质；模式3，植入深度6mm穿透牙槽骨颊侧和上颌窦底骨皮质并穿通1mm上颌窦；模式4，植入深度3mm穿透颧牙槽嵴双侧骨皮质；模式5，植入深度4mm穿透颧牙槽嵴双侧骨皮质并穿通1mm上颌窦。设置材料属性、接触条件和网格划分后，在微螺钉种植体头部分别加载0.5N、1N、2N和5N的梯度水平向力和垂直向力，求解微螺钉种植体的总形变和vonMises应力、骨的vonMises应力和应变，进行函数拟合并绘制拟合曲线。 结果： （1）微螺钉种植体微动度：同模式同年龄组同种力下，模式1~3在同一较低水平，模式4最大；同模式同年龄组同力值下，负载垂直向力的总是大于负载水平向力的。 （2）微螺钉种植体应力：模式4和5大于模式1~3；所有工况下峰值均远低于钛合金材料的屈服强度。与颊侧骨皮质接触的微螺钉种植体颈部区域存在明显的应力集中，微螺钉种植体尖端进入骨皮质会使尖端出现应力集中。 （3）骨应力和应变分布：所有模式均在骨皮质上观察到了应力和应变集中，微螺钉种植体尖端周围的骨皮质或骨松质也是主要的应力和应变集中区域。只要微螺钉种植体尖端不在骨松质内，骨松质就观察不到明显的应力分布，但能观察到明显的应变分布。 （4）骨应力和应变峰值：加载水平向力的模式4和5以及加载垂直向力的模式5在某些力值下骨应力峰值会超过67.37MPa的安全阈值。成人组模式2和模式4以及青少年组的模式1在0.5~5N力负载范围内的骨应变峰值都超过了4000微应变的安全阈值。成人组水平向力作用下的模式3和垂直向力作用下的模式1和3，以及青少年组垂直向力作用下的模式2和3在0.5~5N力负载范围内的骨应变都在安全范围内。 结论： 正畸力加载不会导致钛合金微螺钉种植体材料屈服。骨皮质是承担力的主要结构，微螺钉种植体尖端周围的骨也是主要的应力集中区域。青少年的微螺钉种植体微动度总是大于同条件下的成人。牙根间植入并穿通上颌窦1mm可能是最稳定的植入方式。成人为了完全避免上颌窦炎症的风险可以选择牙根间单皮质模式植入，但加载的力值不应超过3.02N。青少年应尽量避免单皮质模式植入，成人应尽量避免不穿通上颌窦的双皮质模式植入。在颧牙槽嵴植入微螺钉种植体时应穿通上颌窦1mm，但加载的力值不应超过2.24N。
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