2-1 研究流程
本研究流程分為兩部分，研究流程圖如圖 2.1 所示。
第一部分，探討錐狀支台體尺寸差異（植體與支台體之間的接合 寬度、接合深度與接合角度），對周圍骨質之應力（von-Mises stress）
分布影響。本研究以電腦輔助設計（Computer aided design, CAD）軟 體繪製各種不同尺寸之人工牙根與錐狀支台體模型，其尺寸之設計參 數包含三種：接合寬度、接合深度、與接合角度，並繪製統一規格之 下顎骨塊，含皮質骨與海綿骨，建構好以上模型後，將模型（人工牙 根、錐狀支台體、皮質骨、海綿骨）進行布林運算，以組合模型。最 後，將組合模型匯入有限元素分析（Finite element analysis, FEA）軟
體中，給定垂直力與45∘斜向力為模擬之咬合力，分析人工牙根周 圍骨應力（von-Mises stress）分布之差異。
第二部分為探討人工牙根於不同之骨脊下植入位置，對周圍骨之 應力（von-Mises stress）分布影響。首先，電腦輔助設計軟體繪製不 同厚度之皮質骨與以之對應之海綿骨，維持組合後之下顎骨塊總厚度 不變，並將皮質骨切開成上部─上緣受力層, 與下部─外緣包覆層，
並繪製相同幾何外型之人工牙根與錐狀支台體，以上五組件（人工牙 根、錐狀支台體、皮質骨上部、皮質骨下部、海綿骨）進行布林運算 後，得到三維之模型。將模型匯入有限元素分析軟體中，給定45∘
斜向力為模擬咬合力，分析人工牙根周圍骨應力（von-Mises stress）
分布之差異。第二部分之實驗，除了電腦模擬之外，亦透過體外實驗 進行測試，作為電腦模擬結果之驗證。
2-2 三維模型建立流程
2-2.1 實驗一：人工牙根與不同錐狀支台體之接合尺寸
本研究藉電腦輔助設計軟體SolidWorks 2008（SolidWorks, SolidWorks Corp., Concord, MA, USA）繪製各模型。所探討之設計參 數（圖 2.2）包含接合寬度、接合深度與接合角度，接合寬度意指錐 狀支台體與人工牙根之接合直徑，分別為 3 mm、3.5 mm 與 4 mm，三 種尺寸。接合深度意指錐狀支台體與人工牙根接合部之長度，分別為 4 mm、6 mm 與 8 mm，三種尺寸。接合角度意指錐狀支台體與人工牙 根接合處之錐狀收聚角度，分別為 2∘、4∘、6∘與 8∘，四種尺寸。
接合寬度、深度與角度之各尺寸參數，經排列組合後共建構 36 組不 同人工牙根與支台體接合模型（表 2.1），最後再與下顎骨塊模型進 行布林運算後，加以組合，即完成三維實體模型。以下將各別說明各 零件之建構流程。
接合寬度
（mm）
接合深度
（mm）
接合角度
（度）
3 4 2 3.5 6 4
4 8 6 8
(a) (b) (c)
圖 2.2 (a)實驗一模型設計參數，含接合寬度、接合深度、與錐狀接合角度。
(b)人工牙根(5×14 mm)與錐狀支台體接合後模型圖。
（c）各零件組合後之實體模型剖面圖。
表 2.1 以下所列為人工牙根與錐狀支台體接合之設計參數，各參數排 列組合後共建構 36 組模型。
2-2.1.1 錐狀支台體之建構流程
依上基準面為草圖繪製平面，原點為圓心，依欲繪製之接合寬度 尺寸（3 mm、3.5 mm、或 4 mm）為直徑畫圓（圖 2.3 a），得圓形草 圖。編輯圓形草圖特徵/伸長填料，在方向 1（上方）設定給定深度 4 mm（圖 2.3 b）；在方向 2（下方）設定給定深度為接合深度尺寸（4 mm、
6 mm、或 8 mm，圖 2.3 c），同時設定拔模角度為錐狀接合角度（2∘、
4∘、6∘、或 8∘，圖 2.3 d），所得共 36 支不同接合參數之錐狀支 台體模型，其中接合寬度、深度、或角度至少其一相異。
(a) (b)
(c) (d)
圖 2.3 錐狀支台體之建構流程圖。
2-2.1.2 人工牙根之建構流程
步驟一：依上基準面為草圖繪製平面，原點為圓心畫一直徑為 5 mm 的圓，得草圖 1（圖 2.4 a）。編輯草圖 1 伸長填料特徵，在方向 1
（下方）設定給定深度 14 mm，並設定拔模角度 2∘。點選圓角特徵，
設定下緣邊線半徑為 0.8 mm（圖 2.4 b）。
步驟二：依前基準面為草圖繪製平面，沿人工牙根模型右緣畫一 條相切之直線，得草圖 2，做為後續繪圖之參考線（圖 2.4 c）。
步驟三：插入一面基準面，設定距離上基準面下方 1.2 mm，得 平面 1（圖 2.4 c）。以平面 1 為草圖繪製平面，以平面 1 原點處為圓 心畫圓，半徑與人工牙根模型外緣相切，得草圖 3（圖 2.4 d）。
步驟四：依前基準面為草圖繪製平面，平面 1 與右緣切線（草圖 2）交點處為草圖繪製起點，畫一個多邊形（圖 2.4 e）與人工牙根 模型相交集，交集處外側高度 0.55 mm，內側高度 0.4 mm，上端間隙 0.05 mm，下端間隙 0.1 mm，上緣交集深度 0.2 mm，下緣交集深度 0.1 mm，得草圖 4。
步驟五：插入特徵/掃出/除料，設定草圖 4 為掃出輪廓，草圖 3 為掃出路徑，繪出軸對稱螺紋（圖 2.4 f）；並插入特徵/圓角，設定 螺紋各平面圓角半徑為 0.1 mm（圖 2.4 g）。
步驟六：插入另一面基準面，設定距離平面 1 下方 0.8 mm，得 平面 2。以平面 2 為草圖繪製平面，以平面 2 原點處為圓心畫圓，半 徑與人工牙根模型外緣相切，得草圖 5；並複製草圖 4 得草圖 6（圖 2.4 h）。
步驟七：重複步驟五，繪出人工牙根螺紋（圖 2.4 i）。
步驟八：重複步驟六和步驟七，持續將所有人工牙根螺紋全部繪 出（圖 2.4 j）。
步驟九：插入零件，選擇先前所繪之支台體模型一支匯入；插入 特徵/結合，設定操作類型為減除，選取主要本體為人工牙根，減除 之本體為支台體（圖 2.4 k），繪出人工牙根中央之接合孔（圖 2.4 l）。
步驟十：以接合孔底部平面為繪圖平面，中心點為圓心畫一面與 接合孔底部平面相同之圓形草圖；插入特徵/除料/伸長，設定給定深 度為 1 mm，拔模角度設定與所匯入支台體錐狀角度相同（圖 2.4 m），
所得為加深之接合孔，如此完成一支可與特定錐狀支台體相接合之人 工牙根模型（圖 2.4 n）。
步驟十一：重複步驟九和步驟十，持續插入不同支台體模型，做 為減除零件，共完成 36 支不同接合參數之軸對稱人工牙根模型。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
(f)
(g) (h)
圖 2.4 人工牙根之建構流程圖（接下頁）。
(i)
(j) (k)
(l) (m) (n)
圖 2.4 （接上頁）人工牙根之建構流程圖。
2-2.1.3 下顎骨塊：海綿骨之建構流程
步驟一：依右基準面為草圖繪製平面，繪製草圖（圖 2.5 a）， 草圖上部近似長方形，上緣離通過原點之水平線 2 mm，寬度 14.4 mm；
下部近似斜橢圓形，厚度 18 mm；草圖整體高度約 28 mm。
步驟二：編輯特徵/填料伸長，設定方向 1 與方向 2 皆為給定深 度 15 mm（圖 2.5 b）。
步驟三：插入特徵/圓角，設定模型上部近似長方體處頰舌側邊 線為圓角半徑 5 mm（圖 2.5 c）。
步驟四：插入特徵/圓角，設定模型長方體與橢圓交接邊線處為 圓角半徑 20 mm（圖 2.5 d）。
步驟五：插入零件，選擇先前所繪之人工牙根模型一支匯入，做 為減除零件；插入特徵/結合，設定操作類型為減除，選取主要本體 為海綿骨，減除之本體為人工牙根（圖 2.5 e），繪出海綿骨中央之 人工牙根植入孔，完成海綿骨模型繪製（圖 2.5 f）。
圖 2.5 實驗一：海綿骨之建構流程圖。
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
2-2.1.4 下顎骨塊：皮質骨之建構流程
步驟一：依右基準面為草圖繪製平面，繪製草圖（圖 2.6 a）， 與建構海綿骨之草圖相似。草圖上部近似長方形，上緣與通過原點之 水平線齊平，寬度 18 mm；下部近似斜橢圓形，厚度 22.5 mm；草圖 整體高度約 35 mm。
步驟二：編輯特徵/填料伸長，設定方向 1 與方向 2 皆為給定深 度 15 mm（圖 2.6 b）。
步驟三：插入特徵/圓角，設定模型上部近似長方體處頰舌側邊 線為圓角半徑 5 mm（圖 2.6 c）。
步驟四：插入特徵/圓角，設定模型舌側長方體與橢圓交接邊線 處為圓角半徑 30 mm（圖 2.6 d）。
步驟五：插入特徵/圓角，設定模型頰側長方體與橢圓交接邊線 處為圓角半徑 20 mm（圖 2.6 e）。
步驟六：插入零件，選擇先前所繪之海綿骨模型，做為減除零件；
插入特徵/結合，設定操作類型為減除，選取主要本體為皮質骨，減 除之本體為海綿骨，減除後所得為上緣厚度 2 mm 之皮質骨層（圖 2.6 f）。
步驟七：插入零件，選擇先前所繪之人工牙根模型一支匯入，做 為減除零件；插入特徵/結合，設定操作類型為減除，選取主要本體
為皮質骨，減除之本體為人工牙根，繪出皮質骨中央之人工牙根植入 孔，完成皮質骨模型繪製（圖 2.6 g）。
(a) (b) (c)
(d) (e)
(f) (g)
圖 2.6 實驗一：皮質骨之建構流程圖。
2-2.2 實驗二：人工牙根於不同之骨脊下植入位置
藉電腦輔助設計軟體SolidWorks 2008（SolidWorks, SolidWorks Corp., Concord, MA, USA）繪製各模型。所探討之參數（圖 2.7 a）
可分為未接觸皮質骨區域與接觸皮質骨區域，未接觸皮質骨區域為人 工牙根低於周圍骨脊下植入（subcreatal insertion）時，此皮質骨上緣
與人工牙根上緣保持一個未接觸的區域；接觸皮質骨區域意指人工牙 根植入後，人工牙根與皮質骨相接觸骨整合（ossteointegration）區域。
未接觸皮質骨區域之參數的部份，本研究以 0.2 mm 為間隔，區分出 0 mm(意指與周圍骨脊同高)、0.2 mm、0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm、1 mm、
1.2 mm、1.4 mm 與 1.6 mm，共區分為 9 組未接觸區域的高度。接觸 皮質骨區域之參數的部份，本研究以以 0.5 mm 為間隔，分別為 0.5 mm、1 mm、1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm、3.5 mm 與 4 mm，共區分 出八組之骨整合的高度。二種參數經排列組合後共建構 72 組不同皮 質骨厚度與人工牙根植入位置模型（表 2.2）。人工牙根與支台體的 選擇方面，則以接合寬度 3.5 mm、接合深度 6 mm、接合角度 6∘之 人工牙根與支台體做為標準植體，並與海綿骨與皮質骨組合而成實體 模型（圖 2.7 b）。以下將各別說明各零件之建構流程。
2-2.2.1 錐狀支台體之建構流程
建構流程同 2-2.1.1 所述，但選擇接合寬度3.5 mm、接合深度 6 mm、與接合角度 6∘做為模型之尺寸建構標準。
2-2.2.2 人工牙根之建構流程
建構流程同 2-2.1.2 所述，但選擇接合寬度3.5 mm、接合深度 6 mm、與接合角度 6∘做為模型之尺寸建構標準。
未接觸皮質骨
（單位間隔：0.2 mm）
接觸皮質骨
（單位間隔：0.5 mm）
厚度 0~1.6 mm（共 9 組） 0.5~4 mm（共 8 組）
(a) (b)
圖 2.7 （a）實驗二探討之皮質骨模型參數，含接觸皮質骨與未接觸皮質骨。
（b）與標準人工牙根與支台體組合後之實體模型剖面圖。
表 2.2 以下所示為欲探討之皮質骨模型參數，二參數之厚度尺寸排列組合後 共建構 72 組模型。
2-2.2.3 下顎骨塊：海綿骨之建構流程
依右基準面為草圖繪製平面，繪製草圖如圖 2.8 所示，所繪草圖 與圖 2.5(a)相似，但不同處在草圖上緣離通過原點之水平線距離，
依接觸皮質骨之厚度設定之，分別為 0.5 mm、1 mm、1.5 mm、2 mm、
2.5 mm、3 mm、3.5 mm、4 mm，共繪製八面草圖檔案。後續建構流程
2.5 mm、3 mm、3.5 mm、4 mm，共繪製八面草圖檔案。後續建構流程