結果 - 人工牙根與支台體接合形態及骨脊下植入位置對下顎周圍骨質之應力分布影響; Influence of Implant-Abutment Connection Design and Su

3-1 實驗一：人工牙根與支台體接合形態對周圍骨應力之影響

電腦分析模擬36 組模型，分別承受垂直力與斜向力之咬合力，

其結果依接合寬度、接合深度、接合角度，三項不同變異因素各別呈現。

3-1.1 接合寬度

依接合寬度分類排序，36 組模型承受垂直力 170N 之結果如表 3.1 所示。灰色區為模型代號，W 符號代表接合寬度（width/W），D 符號代表接合深度（depth/D），T 符號代表接合角度（taper degree/T），

符號後之數字表該項變異因素之尺寸（W & D 單位為 mm；T 單位為度），白色區為承受垂直力（vertical force/VF）所得人工植體周圍骨脊近頂部平台處最大應力值（單位為MPa），結果依接合寬度分類排序後共分為3 大組，淺灰色區為該組數值之平均值（mean）與標準差（standard deviation/SD）。

數據顯示，接合寬度為3 mm 之模型的周圍骨質應力值最高為 19.5 MPa，最低為 18.7 MPa，平均值 19 MPa；接合寬度 3.5 mm 之

模型的周圍骨質應力值最高為20.1 MPa，最低為 19.4 MPa，平均值 19.75 MPa；接合寬度 4 mm 之模型的周圍骨質應力值最高為 22.1 MPa，最低為 20.3 MPa，平均值 21.05 MPa。從數據分布顯示（圖 3.1），植體的接合寬度增加，其周圍骨脊最大應力值亦有增加之趨勢，經ANOVA 分析，三組數據呈現顯著差異（P<0.0001，F value=212.43）。 W3_D8_T2 18.9 W3.5_D8_T2 19.9 W4_D8_T2 21.1 W3_D8_T4 18.8 W3.5_D8_T4 19.4 W4_D8_T4 20.8 W3_D8_T6 18.7 W3.5_D8_T6 19.6 W4_D8_T6 20.4 W3_D8_T8 18.7 W3.5_D8_T8 19.5 W4_D8_T8 20.3 W3_D6_T2 19 W3.5_D6_T2 19.7 W4_D6_T2 21.9 W3_D6_T4 18.9 W3.5_D6_T4 19.9 W4_D6_T4 21.1 W3_D6_T6 18.8 W3.5_D6_T6 19.7 W4_D6_T6 20.7 W3_D6_T8 18.8 W3.5_D6_T8 19.6 W4_D6_T8 20.5 W3_D4_T2 19.4 W3.5_D4_T2 20.1 W4_D4_T2 22.1 W3_D4_T4 19.5 W3.5_D4_T4 20 W4_D4_T4 21.7 W3_D4_T6 19.4 W3.5_D4_T6 20.1 W4_D4_T6 21.2 W3_D4_T8 19.1 W3.5_D4_T8 19.5 W4_D4_T8 20.8

mean 19.000 mean 19.750 mean 21.050

SD 0.286 SD 0.243 SD 0.589

依接合寬度分類排序，36 組模型承受 45∘斜向力（oblique 周圍骨質應力值最高為50.698 MPa，最低為 40.951 MPa，平均值 43.924 MPa。數據分布顯示（圖 3.2），植體之接合寬度增加，其植

體周圍骨脊最大應力值亦有增加之趨勢，經ANOVA 分析，三組數據

表 3.2 實驗一：斜向力所得植體周圍骨近平台處最大應力值，依接合寬度分類。 W3_D8_T2 38.714 W3.5_D8_T2 39.713 W4_D8_T2 41.075 W3_D8_T4 39.235 W3.5_D8_T4 39.408 W4_D8_T4 40.951 W3_D8_T6 39.579 W3.5_D8_T6 40.354 W4_D8_T6 41.399 W3_D8_T8 39.755 W3.5_D8_T8 40.869 W4_D8_T8 41.485 W3_D6_T2 39.139 W3.5_D6_T2 39.89 W4_D6_T2 44.266 W3_D6_T4 39.393 W3.5_D6_T4 40.557 W4_D6_T4 42.456 W3_D6_T6 39.7 W3.5_D6_T6 40.684 W4_D6_T6 42.166 W3_D6_T8 39.801 W3.5_D6_T8 40.882 W4_D6_T8 42.019 W3_D4_T2 41.074 W3.5_D4_T2 43.73 W4_D4_T2 50.698 W3_D4_T4 41.113 W3.5_D4_T4 42.932 W4_D4_T4 47.941 W3_D4_T6 40.996 W3.5_D4_T6 43.014 W4_D4_T6 46.475 W3_D4_T8 40.897 W3.5_D4_T8 41.999 W4_D4_T8 46.162

mean 39.950 mean 41.169 mean 43.924

3-1.2 接合深度

值略為降低，經ANOVA 分析，三組數據呈現顯著差異（P<0.0001，

F value=16.22）。

表 3.3 實驗一：垂直力所得植體周圍骨近平台處最大應力值，依接合深度分類。 D8_W3_T2 18.9 D6_W3_T2 19 D4_W3_T2 19.4 D8_W3_T4 18.8 D6_W3_T4 18.9 D4_W3_T4 19.5 D8_W3_T6 18.7 D6_W3_T6 18.8 D4_W3_T6 19.4 D8_W3_T8 18.7 D6_W3_T8 18.8 D4_W3_T8 19.1 D8_W3.5_T2 19.9 D6_W3.5_T2 19.7 D4_W3.5_T2 20.1 D8_W3.5_T4 19.4 D6_W3.5_T4 19.9 D4_W3.5_T4 20 D8_W3.5_T6 19.6 D6_W3.5_T6 19.7 D4_W3.5_T6 20.1 D8_W3.5_T8 19.5 D6_W3.5_T8 19.6 D4_W3.5_T8 19.5 D8_W4_T2 21.1 D6_W4_T2 21.9 D4_W4_T2 22.1 D8_W4_T4 20.8 D6_W4_T4 21.1 D4_W4_T4 21.7 D8_W4_T6 20.4 D6_W4_T6 20.7 D4_W4_T6 21.2 D8_W4_T8 20.3 D6_W4_T8 20.5 D4_W4_T8 20.8

mean 19.675 mean 19.883 mean 20.242

SD 0.834 SD 0.993 SD 0.988

依接合深度分類排序，36 組模型承受 45∘斜向力 170N 所得之結果如表 3.4 所示（圖表說明同 3-1.1 段表 3.1），數值依接合深度分類排序後共分為3 大組。接合深度 4 mm 之模型的周圍骨質應力值最高為41.485 MPa，最低為 38.714 MPa，平均值 40.211 MPa；接合深度6 mm 之模型的周圍骨質應力值最高為 44.266 MPa，最低為 39.139 MPa，平均值 40.913 MPa；接合深度 8 mm 之模型的周圍骨

質應力值最高為50.698 MPa，最低為 40.897 MPa，平均值 43.919 MPa。從數據分布顯示（圖 3.4），人工牙根與支台之間的接合深度

越深，植體周圍骨脊最大應力值明顯降低，經ANOVA 分析，三組數據呈現顯著差異（P<0.0001，F value=27.66）。

VF_植體周圍骨脊最大應力值散布圖

表 3.4 實驗一：斜向力所得植體周圍骨近平台處最大應力值，依接合深度分類。 D8_W3_T2 38.714 D6_W3_T2 39.139 D4_W3_T2 41.074 D8_W3_T4 39.235 D6_W3_T4 39.393 D4_W3_T4 41.113 D8_W3_T6 39.579 D6_W3_T6 39.7 D4_W3_T6 40.996 D8_W3_T8 39.755 D6_W3_T8 39.801 D4_W3_T8 40.897 D8_W3.5_T2 39.713 D6_W3.5_T2 39.89 D4_W3.5_T2 43.73 D8_W3.5_T4 39.408 D6_W3.5_T4 40.557 D4_W3.5_T4 42.932 D8_W3.5_T6 40.354 D6_W3.5_T6 40.684 D4_W3.5_T6 43.014 D8_W3.5_T8 40.869 D6_W3.5_T8 40.882 D4_W3.5_T8 41.999 D8_W4_T2 41.075 D6_W4_T2 44.266 D4_W4_T2 50.698 D8_W4_T4 40.951 D6_W4_T4 42.456 D4_W4_T4 47.941 D8_W4_T6 41.399 D6_W4_T6 42.166 D4_W4_T6 46.475 D8_W4_T8 41.485 D6_W4_T8 42.019 D4_W4_T8 46.162

mean 40.211 mean 40.913 mean 43.919

3-1.3 接合角度

差異（P=0.0002，F value=9.25）。

表 3.5 實驗一：垂直力所得植體周圍骨近平台處最大應力值，依接合角度分類。 T2_W3_D8 18.9 T4_W3_D8 18.8 T6_W3_D8 18.7 T8_W3_D8 18.7 T2_W3_D6 19 T4_W3_D6 18.9 T6_W3_D6 18.8 T8_W3_D6 18.8 T2_W3_D4 19.4 T4_W3_D4 19.5 T6_W3_D4 19.4 T8_W3_D4 19.1 T2_W3.5_D8 19.9 T4_W3.5_D8 19.4 T6_W3.5_D8 19.6 T8_W3.5_D8 19.5 T2_W3.5_D6 19.7 T4_W3.5_D6 19.9 T6_W3.5_D6 19.7 T8_W3.5_D6 19.6 T2_W3.5_D4 20.1 T4_W3.5_D4 20 T6_W3.5_D4 20.1 T8_W3.5_D4 19.5 T2_W4_D8 21.1 T4_W4_D8 20.8 T6_W4_D8 20.4 T8_W4_D8 20.3 T2_W4_D6 21.9 T4_W4_D6 21.1 T6_W4_D6 20.7 T8_W4_D6 20.5 T2_W4_D4 22.1 T4_W4_D4 21.7 T6_W4_D4 21.2 T8_W4_D4 20.8

mean 20.233 mean 20.011 mean 19.844 mean 19.644 SD 1.195 SD 1.001 SD 0.838 SD 0.745

依接合角度分類排序，36 組模型承受 45∘斜向力 170N 之結果如表 3.6 所示（圖表說明同 3-1.1 段表 3.1），數值依接合角度分類排序後共分為4 大組。數據所示，接合角度 2 度之模型的周圍骨質應力值最高為50.698 MPa，最低為 38.714 MPa，平均值 42.033 MPa；

接合角度4 度之模型的周圍骨質應力值最高為 47.941 MPa，最低為 39.235 MPa，平均值 41.554 MPa；接合角度 6 度之模型的周圍骨質應力值最高為46.475 MPa，最低為 39.579 MPa，平均值 41.596 MPa；

接合角度8 度之模型的周圍骨質應力值最高為 46.162 MPa，最低為 39.755 MPa，平均值 41.541 MPa。其數據分布與垂直力之結果有差異（圖 3.6），接合角度大小對植體周圍骨脊最大應力值無明顯之差異，經ANOVA 分析，四組數據無顯著差異（P=0.83，F value=0.3）。

圖 3.5 實驗

表3.6 實驗一：斜向力所得植體周圍骨近平台處最大應力值，依接合角度分類。 T2_W3_D8 38.714 T4_W3_D8 39.235 T6_W3_D8 39.579 T8_W3_D8 39.755 T2_W3_D6 39.139 T4_W3_D6 39.393 T6_W3_D6 39.7 T8_W3_D6 39.801 T2_W3_D4 41.074 T4_W3_D4 41.113 T6_W3_D4 40.996 T8_W3_D4 40.897 T2_W3.5_D8 39.713 T4_W3.5_D8 39.408 T6_W3.5_D8 40.354 T8_W3.5_D8 40.869 T2_W3.5_D6 39.89 T4_W3.5_D6 40.557 T6_W3.5_D6 40.684 T8_W3.5_D6 40.882 T2_W3.5_D4 43.73 T4_W3.5_D4 42.932 T6_W3.5_D4 43.014 T8_W3.5_D4 41.999 T2_W4_D8 41.075 T4_W4_D8 40.951 T6_W4_D8 41.399 T8_W4_D8 41.485 T2_W4_D6 44.266 T4_W4_D6 42.456 T6_W4_D6 42.166 T8_W4_D6 42.019 T2_W4_D4 50.698 T4_W4_D4 47.941 T6_W4_D4 46.475 T8_W4_D4 46.162

mean 42.033 mean 41.554 mean 41.596 mean 41.541

3-2 實驗二：人工牙根於不同骨脊下植入位置對周圍骨應力之影響

實驗模擬72 組模型，接受 45∘斜向力負荷，所得結果將依接觸皮質骨與未接觸皮質骨，二項不同變異因素各別呈現。

3-2.1 接觸皮質骨

依接觸皮質骨（CB）厚度橫向分類排序（CB0.5~CB4.0），72 組模型承受45∘斜向力 170N 所得之結果，如表 3.7 所示。橫軸灰色區為接觸皮質骨，符號CB，縱軸灰色區為未接觸皮質骨，符號 nCB，

符號後之數字表該項變異因素之尺寸，單位為mm；白色區為 CB 與 nCB 兩項因素交集之模型於承受斜向力後，所得人工植體周圍骨脊近頂部平台處最大應力值，單位為MPa。如表例座標格（表 3.7 黑色粗框處）說明接觸皮質骨2.0 mm（縱軸 CB2.0）與未接觸皮質骨 1.0 mm（橫軸 nCB1.0）之模型所得之最大應力值為 44.141 MPa。數值依接觸皮質骨厚度，以橫向分類排序分為8 大組，分別為 CB0.5 至CB4.0，淺灰色區為每組數值之平均值（mean）與標準差（standard deviation/SD）。

從數據顯示，模型在相同非接觸皮質骨厚度(nCB)的條件下，應

力最大值皆出現在組別為CB0.5 的模型，而最小值則出現在組別為 CB3.5 或 CB4.0 的模型（除了模型 nCB1.2-CB3.0 外）。從 CB 八大組

模型平均值顯示，骨質應力值最大出現在模型CB0.5 之組別

（mean=77.0698），且往CB4.0 遞減，且減小之幅度逐漸趨緩，至 CB4.0 達最小（mean=33.187）。標準差顯示各組數值間之差異性，數值愈大代表該組數值間之差異性愈大，愈小則表示數值愈趨向一致。從CB 各組標準差顯示，組別CB0.5 其標準差最大（SD=20.1391），表示該組最大應力值間變動性最大，但隨著CB 漸增，各組之組內數值差異 nCB0 112.357 68.696 55.954 45.629 40.573 38.433 36.608 35.899

nCB0.2 97.416 80.383 56.701 46.25 42.113 41.026 38.115 38.431

nCB0.4 97.234 72.288 52.651 46.357 43.181 40.78 41.454 40.043

nCB0.6 70.181 64.075 46.14 41.271 36.434 35.531 32.108 31.565

nCB0.8 73.633 53.697 37.827 34.453 31.056 30.179 28.266 28.356

nCB1.0 66.516 55.226 49.597 44.141 39.256 36.098 34.697 33.558

nCB1.2 58.274 46.269 43.782 36.272 32.228 30.629 31.441 32.289

nCB1.4 60.142 45.8 37.169 35.888 34.037 31.804 30.648 29.39

nCB1.6 57.875 48.285 35.142 33.279 35.103 33.631 32.314 29.153

mean ^77.0698 ^59.413 ^46.107 ^40.393 ^37.109 ^35.346 ^33.961 ^33.187 SD 20.1391 12.478 8.2028 5.4231 4.3718 4.1285 4.136 4.1753

數據之垂直分布在CB0.5 之組別最大，顯示數據間之差異性最大，隨

maximal stress / MPa ^nCB0_nCB0.2

nCB0.4

圖 3.8 實驗二：接觸皮質骨厚度與植體周圍骨最大應力值之曲線圖。

maximal stress / MPa ^nCB0_nCB0.2

nCB0.4

maximal stress / MPa

3-2.2 未接觸皮質骨

依未接觸皮質骨（nCB）厚度縱向分類排序（2~10），72 組模型承受45∘斜向力 170N 所得之結果如表 3.8 所示（圖表說明同 3-2.1 段表 3.7），數值依未接觸皮質骨厚度，以縱向分類排序分為9 大組，

分別為nCB0 至 nCB1.6，淺灰色區為每組數值之平均值（mean）與標準差（standard deviation/SD）。

從數據顯示，模型在相同接觸皮質骨厚度(CB)的條件下，應力最大值出現在組別為nCB0.2 或 nCB0.4 的模型（除了模型 nCB0-CB0.5 外）。最小值則分別出現在 nCB1.6（CB0.5、CB1.5、CB2.0 三組）、

nCB1.4（CB1.0 一組）與 nCB0.8（CB2.5、CB3.0、CB3.5、CB4.0 四

組）組別的模型。從nCB 九大組模型平均值顯示，nCB0、nCB0.2 與 nCB0.4 組別之骨質應力平均值數值較大，但隨著非接觸皮質骨的厚度(nCB)漸增，骨質應力平均值呈遞減之趨勢（除 nCB1.0 應力平均值提升外），至nCB1.6 達最小（mean=38.098）。標準差顯示各組數值間之差異性，從nCB 九大組標準差顯示，組別 nCB0 其標準差最大

（SD=26.043），但隨著 nCB 漸增，各組之組內數值差異漸減（除 nCB0.8 與 nCB1.4 標準差提升外），至nCB1.6 為最小（SD=9.7779）。

經ANOVA 分析，九組數據呈現顯著差異（P<0.0001）。

表 3.8 實驗二：植體周圍骨近平台處最大應力值，依未接觸皮質骨分類。

CB0.5 CB1.0 CB1.5 CB2.0 CB2.5 CB3.0 CB3.5 CB4.0 mean SD nCB0 112.357 68.696 55.954 45.629 40.573 38.433 36.608 35.899 54.269 26.043

nCB0.2 97.416 80.383 56.701 46.25 42.113 41.026 38.115 38.431 55.054 22.181

nCB0.4 97.234 72.288 52.651 46.357 43.181 40.78 41.454 40.043 54.249 20.38

nCB0.6 70.181 64.075 46.14 41.271 36.434 35.531 32.108 31.565 44.663 14.745

nCB0.8 73.633 53.697 37.827 34.453 31.056 30.179 28.266 28.356 39.683 16.05

nCB1.0 66.516 55.226 49.597 44.141 39.256 36.098 34.697 33.558 44.886 11.579

nCB1.2 58.274 46.269 43.782 36.272 32.228 30.629 31.441 32.289 38.898 9.8028

nCB1.4 60.142 45.8 37.169 35.888 34.037 31.804 30.648 29.39 38.11 10.271

nCB1.6 57.875 48.285 35.142 33.279 35.103 33.631 32.314 29.153 38.098 9.7779

將nCB 與最大應力值（maximal stress）間以點狀分布圖顯示（圖 3.9），nCB0、nCB0.2 與 nCB0.4 之數據的結果較為分散，nCB1、

nCB1.2、nCB1.4 與 nCB1.6 數據之垂直分散情況較為相近。透過觀察

圖3.9，明顯看出接觸皮質骨（CB）的數值較小的模型，會導致較高第三個點（nCB0.2 與 nCB0.4）應力值走升，接續走跌，後又在第六個點（nCB1）走升，接續走跌，最後或再微幅走升的情形。檢視各組線條首點與最未點，發現CB0.5（藍色菱形點線條）與 CB1.0（粉

紅色方點線條）其數據減幅最為顯著，其餘僅小幅減低。將圖3.10

maximal stress / MPa ^CB0.5

CB1.0

圖 3.11 實驗二：未接觸皮質骨厚度與植體周圍骨最大應力值之曲線圖。

maximal stress / MPa ^CB0.5

CB1.0

maximal stress / MPa

3-3 體外模型實驗：實驗二之受力測試

實驗模擬四組模型，分別為CB2- nCB0（模型一）、CB2- nCB1

（模型二）、CB3- nCB0（模型三）、CB3- nCB1（模型四），在負荷機上進行45∘斜向力 170N 之力學測試，植體周圍骨壓力側（設定為頰側，buccal side）與張力側（設定為舌側，lingual side）之數據，透過資料擷取系統運算取得之最大主應變值（εmax）與最小主應變值

（εmin）。本研究進行五次力學測試，並取三組數據，求其平均值與標準差。詳細計算過程參見2-5.3 段內容說明。

3-3.1 壓力側結果

表 3.9 與表 3.10 分別為所得壓力側最大應變值與最小應變值一覽表。深灰色區上方橫軸為四組模型代號，代號意義見段落 2-5 說明，深灰色區左側縱軸為壓力側（設定為buccal side）所取之三組 εmax 與εmin 代號，白色區為各組模型測得數值，單位為 microstrain，淺灰色區為各組三次數值之平均值（mean）與標準差（SD）。

表 3.9 體外模型實驗：壓力側最大應變值。

CB2- nCB0 CB2- nCB1 CB3- nCB0 CB3- nCB1 Buccal_

ε

^max_1 27.284 107.647 -289.991 56.849 Buccal_

ε

^max_2 86.657 116.108 -255.988 57.285 Buccal_

ε

^max_3 98.886 148.654 -216.965 72.376

mean 70.942 124.136 -254.315 62.170 SD 38.300 21.650 36.542 8.841

表 3.10 體外模型實驗：壓力側最小應變值。

CB2- nCB0 CB2- nCB1 CB3- nCB0 CB3- nCB1 Buccal_

ε

^min_1 -1882.280 -1207.650 -955.009 -921.849 Buccal_

ε

^min_2 -2061.660 -1216.110 -1014.010 -932.285 Buccal_

ε

^min_3 -2093.890 -1293.650 -1128.040 -982.376

mean -2012.610 -1239.137 -1032.353 -945.503 SD 114.014 47.399 87.962 32.356

3-3.2 張力側結果

表 3.11 與表 3.12 分別為所得張力側最大應變值與最小應變值一覽表，圖片說明同段落 3-3.1。

表 3.11 體外模型實驗：張力側最大應變值。

CB2- nCB0 CB2- nCB1 CB3- nCB0 CB3- nCB1 Lingual_

ε

^max_1 334.008 147.766 231.706 198.215 Lingual_

ε

^max_2 276.423 109.221 222.463 190.065 Lingual_

ε

^max_3 266.237 71.115 204.017 175.069

mean 292.222 109.367 219.395 187.783 SD 36.544 38.325 14.097 11.741

表 3.12 體外模型實驗：張力側最小應變值。

CB2- nCB0 CB2- nCB1 CB3- nCB0 CB3- nCB1 Lingual_

ε

^min_1 -194.008 -73.766 -66.706 -63.215 Lingual_

ε

^min_2 -168.423 -64.221 -54.463 -58.065 Lingual_

ε

^min_3 -149.237 -59.115 -47.017 -57.069

mean -170.556 -65.701 -56.062 -59.450 SD 22.462 7.436 9.942 3.299

在文檔中人工牙根與支台體接合形態及骨脊下植入位置對下顎周圍骨質之應力分布影響; Influence of Implant-Abutment Connection Design and Subcrestal Depth of Insertion on Stress Distribution in Mandibular Peri-Implant Crestal Bone (頁 76-97)

結果

3-1 實驗一：人工牙根與支台體接合形態對周圍骨應 力之影響