骨頭是一種會隨著所受應力改變其骨量與內部結構，以適應外在 環境的組織[35, 36]，不良的植體設計會對周圍骨造成局部應力集 中，進而引起骨頭收吸，最終骨整合失敗。影響人工植體成敗的因素 眾多[37]，而生物力學之影響仍是探討植體周圍骨吸收，或植體周圍 組織保留於否的重要因素之一。人工植體與自然牙不同，在受到外力 衝擊時，並無牙周組織提供避震與緩衝，而是形成以周圍骨脊為支點 的槓桿效應，對力矩效應所形成的應力集中將更明顯[38]。Roberts et al [39]認為，人工植體周圍骨脊是高應力承受區，當應力負荷過大時，
會在植體周圍骨形成微裂痕，進而造成骨頭的吸收與破壞。因此，降 低人工植體周圍骨質之受力，以維持骨整合或促進、加速植體與骨界 面的癒合有其必要的。人工植體設計與周圍骨形態影響著力量傳導的 方式與特性，本研究透過植體與支台體體的連結設計，及植體周圍接 觸皮質骨與未接觸皮質骨厚度的探討，分析應力傳遞與分佈，希望有 效降低過度的骨質應力，達到避免骨整合失敗或植體周圍骨吸收的效 果，期改善並達成理想的植體荷力形態。
4-1 實驗一：人工牙根與支台體接合形態對周圍骨應 力之影響
4-1.1 接合寬度結果之討論
依接合寬度分類垂直力與斜向力所得結果，顯示較小之接合寬度 其所得之周圍骨應力值較低。經ANOVA 分析所得，垂直力方面 P<0.0001，F value=212.43；斜向力方面 P<0.0001，F value=29.56。兩 種受力角度所得P 值雖然相近，但檢視 F value 發現，當植體受力角 度變大，F value 呈減小（向 1 趨近），代表組別間數據之差異性減小，
因此推測接合寬度在斜向力的情況下，受力角度愈大其影響性會慢慢 降低，也就是較小之接合寬度在承受垂直力時，對降低周圍骨應力值 的效果較顯著，但隨著受力角度變大，其降低之效果減弱。此一趨勢 亦可從檢視圖3.1 與 3.2 之統計分析結果，垂直力（圖 3.1）時不同接 合寬度間之數據分布分離性顯著，但斜向力（圖3.2）時，不同接合 寬度間之數據重疊區變大，數據分離性降低。
W3_D4_T2 與 W4_D4_T2 兩模型為範例做比較，先將模型之支
台體隱藏，於近遠心中段處、植體中心軸頰舌側方向做剖面，檢視模 型承受垂直力時應力分布情形（圖 4.1 a、b），結果顯示植體璧的厚 度大小，影響著周圍骨的應力值。將人工牙根內側與支台體接合面應
力分布放大（圖 4.1 c、d），圖形顯示模型 W4_D4_T2 因接合寬度較 寬，使得植體壁厚度變薄，導致植體之應力值較高，而相對模型 W3_D4_T2 則呈現應力較分散，應力值較低的情形。進一步隠藏人牙 工根，檢視植體周圍骨近頂部台平處之應力分布（圖 4.1 e、f），顯 示植體璧的高應力值，會直接傳遞到骨頭，導致植體璧厚度較薄的植 体(模型W4_D4_T2)產生較高的骨應力值。
W3_D4_T2 與 W4_D4_T2 兩模型承受斜向力時應力分布情形（圖
4.2 a、b）。人工牙根內側與支台體接合面之應力分布圖放大（圖 4.2 c、d），雖然植體壁厚度變薄的植體(W3_D4_T2)最大應力值較低，但
仔細觀察其應力分布，發現W3_D4_T2 之外圍植體壁(貼近骨頭部位 區域)的應力值較高，這亦導致植體璧厚度較薄的植体(模型
W3_D4_T2)產生較高的骨應力值（圖 4.2 e、f）
Maeda et al [12]利用有限元素分析研究外六角接合植體，分別與 等徑寬支台體及平台移轉支台體接合，於承受垂直力之應力分布情 形，報告中提到平台移轉接合，提供植體頂部平台接合處一段側向的 應力分散空間，因而減低高應力區對周圍骨直接之影響。本研究內錐 狀支台體不同之接合寬度比較上，較小之接合寬度因提供了較寬厚之 植體壁，因此應力於植體內有較大之分散空間，使得植體外壁的應力 值降低，植體外壁的應力值降低，可有效減少周圍骨之應力集中。
（a）模型 W3_D4_T2 剖面圖。 （b）模型 W4_D4_T2 剖面圖。
（c）模型 W3_D4_T2 人工牙根內側面。 （d）模型 W4_D4_T2 人工牙根內側面。
（e）模型 W3_D4_T2 皮質骨內側面。 （f）模型 W4_D4_T2 皮質骨內側面。
圖 4.1 比較不同接合寬度對植體承受垂直力時造成之影響，圖左所示之模型 為W3_D4_T2，圖右為 W4_D4_T2。
（a）模型 W3_D4_T2 剖面圖。 （b）模型 W4_D4_T2 剖面圖。
（c）模型 W3_D4_T2 人工牙根內側面。 （d）模型 W4_D4_T2 人工牙根內側面。
（e）模型 W3_D4_T2 皮質骨內側面。 （f）模型 W4_D4_T2 皮質骨內側面。
圖 4.2 比較不同接合寬度對植體承受斜向力時造成之影響，圖左所示之模型 為W3_D4_T2，圖右為 W4_D4_T2。
Maeda et al [12]報告中亦提到，支台體之最大應力值於平台移轉 接合之模型中明顯較高，本研究的結果也發現，植體璧愈寬(亦是接 合寬度較小)之植體雖減低周圍骨應力，卻會縮小支台體的尺寸，使
得支台體的應力值提高，應力集中更明顯，（圖 4.3 和圖 4.4），因此 臨床應留意降低接合寬度可能造成支台體疲勞斷裂之風險。
圖 4.3 支台體頰舌側剖面圖，比較 不同接合寬度之支台體承受垂直力 時之應力分布，圖左所示之模型為 W3_D4_T2，圖右為 W4_D4_T2。
圖 4.4 支台體頰舌側剖面圖，比較 不同接合寬度之支台體承受斜向力 時之應力分布，圖左所示之模型為 W3_D4_T2，圖右為 W4_D4_T2。
W3_D4_T2 與 W4_D4_T2 兩模型之比較發現，植體周圍骨之應
力分布主要集中在皮質骨。細部觀察模型承受垂直力之圖例（圖 4.1 e、f），此時高應力集中區並非僅出現在近植體頂部平台處，皮質骨 與海綿骨交界處為另一個高應力集中點，且為最大應力值出現處，但 此現象在承受斜向力之模型中並不明顯。將實驗中36 組受垂直力之 模型，各別檢視皮質骨上緣及下緣，並將兩處之最大應力值分別紀 錄，得表4.1，深灰色區為模型符號（符號說明同表 3.1），模型符號 右側白色區為各模型植體周圍骨最大應力值（單位為MPa），分骨上 緣及骨下緣（粗體字），淺灰色區為各組數值之平均值（mean）與標 準差（SD）。結果發現所有模型承受垂直力（OF）時，植體周圍骨下 緣最大應力值皆高於骨上緣，且隨著接合寬度增加，骨下緣應力值減 小，而骨上緣應力值提高，此現象是否意味著較小之接合寬度傳遞較 多之應力予周圍骨深處，亦可相對減少植體頂部平台處之骨應力值？
未來有待進一步的研究，以探討其原因。然而，Bozkaya et al [13]與 Baggi et al [1, 2]於研究中說明皮質骨與海綿骨交界處高應力區，乃垂 直力所造成，屬張應力區，而近植體頂部平台處高應力區，則為水平 力所造成，屬壓應力區。骨下緣應力集中主因在材質不連續面，為模 型設計時所產生，但實際人體下顎骨並無如此顯著之不連續，而是由 皮質骨漸進至海綿骨，因此推測臨床上此高應力集中區應不明顯，主
要仍集中在近植體頂部平台處之皮質骨。
4-1.2 接合深度結果之討論
依接合深度分類垂直力與斜向力所得結果，顯示較深之接合深度 其所得之周圍骨應力值較低，經ANOVA 分析所得，垂直力方面 P<0.0001，F value=16.22；斜向力方面 P<0.0001，F value=27.66。兩 種受力角度所得P 值雖然相近，但檢視 F value 發現，當植體受力角
W3_D8_T2 18.9 28.239 W3.5_D8_T2 19.9 27.786 W4_D8_T2 21.1 25.399 W3_D8_T4 18.8 28.862 W3.5_D8_T4 19.4 27.766 W4_D8_T4 20.8 26.841 W3_D8_T6 18.7 28.764 W3.5_D8_T6 19.6 29.186 W4_D8_T6 20.4 27.139 W3_D8_T8 18.7 29.296 W3.5_D8_T8 19.5 28.684 W4_D8_T8 20.3 27.334 W3_D6_T2 19.0 28.514 W3.5_D6_T2 19.7 27.582 W4_D6_T2 21.9 25.993 W3_D6_T4 18.9 28.667 W3.5_D6_T4 19.9 28.189 W4_D6_T4 21.1 26.407 W3_D6_T6 18.8 28.543 W3.5_D6_T6 19.7 28.035 W4_D6_T6 20.7 26.653 W3_D6_T8 18.8 28.844 W3.5_D6_T8 19.6 29.082 W4_D6_T8 20.5 27.063 W3_D4_T2 19.4 27.788 W3.5_D4_T2 20.1 26.874 W4_D4_T2 22.1 24.699 W3_D4_T4 19.5 28.35 W3.5_D4_T4 20.0 27.141 W4_D4_T4 21.7 25.819 W3_D4_T6 19.4 28.838 W3.5_D4_T6 20.1 28.031 W4_D4_T6 21.2 25.965 W3_D4_T8 19.1 29.009 W3.5_D4_T8 19.5 28.667 W4_D4_T8 20.8 27.68
mean 19.000 28.643 mean 19.750 28.085 mean 21.050 26.416 SD 0.286 0.394 SD 0.243 0.721 SD 0.589 0.871
漸漸增加。此一趨勢亦可從檢視圖3.3 與 3.4 之統計分析結果，垂直 力（圖3.3）時不同接合寬度間之數據分布重疊區間大，分離性不顯 著，但斜向力（圖3.4）時，不同接合寬度間之數據重疊區減小，數 據分離性增加。
D8_W4_T2 與 D4_W4_T2 兩模型為範例做比較，先將模型之支
台體隱藏，於近遠心中段處、植體中心軸頰舌側方向做剖面，檢視模 型承受垂直力時應力分布情形（圖 4.5 a、b），結果顯示植體與支台
尺之接合深度所導致之接觸面積的大小，影響著周圍骨的應力值。將 人工牙根內側與支台體接合面之應力分布圖放大（圖 4.5 c、d），圖 形顯示模型D4_W4_T2 因接合深度較淺，與植體壁接觸面積較小，
應力分布較集中，應力值較高，而相對模型D8_W4_T2 則呈現應力 較分散，應力值較低的情形，與周圍皮質骨接觸部分之應力值亦較 低。進一步隠藏人牙工根，檢視植體周圍骨近頂部台平處之應力分布
（圖 4.5 e、f），顯示模型 D4_W4_T2 應力值略高於 D8_W4_T2。
同樣檢視模型承受斜向力時應力分布情形（圖 4.6 a、b）。將人 工牙根內側與支台體接合面之應力分布圖放大（圖 4.6 c、d），圖形
顯示模型D4_W4_T2 應力分布情形明顯較 D8_W4_T2 集中且應力值 高，植體周圍骨近頂部台平處之應力分布（圖 4.6 e、f），同樣顯示 模型D4_W4_T2 明顯較 D8_W4_T2 應力值高。
（a）模型 D8_W4_T2 剖面圖。 （b）模型 D4_W4_T2 剖面圖。
（c）模型 D8_W4_T2 人工牙根內側面。 （d）模型 D4_W4_T2 人工牙根內側面。
（e）模型 D8_W4_T2 皮質骨內側面。 （f）模型 D4_W4_T2 皮質骨內側面。
圖 4.5 比較不同接合深度對植體承受垂直力時造成之影響，圖左所示之模型 為D8_W4_T2，圖右為 D4_W4_T2。
（a）模型 D8_W4_T2 剖面圖。 （b）模型 D4_W4_T2 剖面圖。
（c）模型 D8_W4_T2 人工牙根內側面。 （d）模型 D4_W4_T2 人工牙根內側面。
（e）模型 D8_W4_T2 皮質骨內側面。 （f）模型 D4_W4_T2 皮質骨內側面。
圖 4.6 比較不同接合深度對植體承受斜向力時造成之影響，圖左所示之模型 為D8_W4_T2，圖右為 D4_W4_T2。
Chun et al [6]與 Maeda et al [4]皆於報告中提到，植體與支台體在 不同深度的接合方式下，承受垂直力時，其應力分布差異並不顯著，
但承受斜向力或水平力時周圍骨應力明顯不同；Maeda et al [4]認為內 六角接合相較於外六角接合，可透支台體向下延伸的接合壁分散應力 並向下傳遞，減少植體頸部的應力負擔。Chun et al [6]則認為延伸植 體與支台體接合深度可降低水平分力對植體造成的力矩效應，減低應 力對周圍骨脊的影響。本研究結果明確顯示，增加接合深度可將應力 傳導至接合處，幫助應力分散，減低周圍骨脊受力，尤其在承受斜向 力時，此降低骨質應力值的效果更為明顯。
4-1.3 接合角度結果之討論
實驗一所探討三項因素其ANOVA 分析結果，垂直力方面接合寬 度P<0.0001，F value=212.43；接合深度 P<0.0001，F value=16.22；
接合角度P=0.0002，F value=9.25。斜向力方面接合寬度 P<0.0001，F value=29.56；接合深度 P<0.0001，F value=27.66；接合角度 P=0.83，
F value=0.3。其中接合角度在兩種不同方向受力中所得之 P 值，相較 於另兩項因素結果為大，顯示不同接合角度之數據差異性較小，甚至
F value=0.3。其中接合角度在兩種不同方向受力中所得之 P 值，相較 於另兩項因素結果為大，顯示不同接合角度之數據差異性較小，甚至