种植分布

种植分布（精选8篇）

种植分布 篇1

玉米作为营养丰富、出产量大的粮食品种, 早在明朝时期便从美洲传入了中国, 如今在商品谷物农业体制初具规模的情势下, 玉米种植在国家农业中的地位日渐提高, 并且逐渐呈现出区域化的生产格局。作为主要的粮食品种, 玉米的种植在国家农业体系中, 必须要实现高产、优质和高效的生产规模, 方可解决人口的粮食问题[1]。近年来, 全球变暖对气候影响的越发明显, 关乎到国内玉米种植区的分部格局的转变, 针对玉米种植的农业生产的政策革新与技术演变, 农业生产部门只有在研究中进入崭新的阶段, 方可实现对气候变化的巧妙适应, 并积极有效地巩固我国国民经济的基础。

1 玉米的气候适宜要素

玉米在我国农业生产中, 逐渐成为主要的种植对象, 在解决人口粮食问题上, 贡献巨大。玉米喜欢温湿环境, 且需要较为疏松的土壤质量, 因此, 在中国各地都有种植, 尤以东北、华北和西南各省较多。东北地区普遍种植硬粒型玉米, 华北地区多种植适于磨粉的马齿型玉米, 品质次于硬粒型玉米。玉米是粗粮中的保健佳品, 食玉米对人体的健康颇为有利[2]。其中, 吉林省是我国当前的最大玉米种植区。吉林省地处温带大陆性的季风气候区, 且光照适量, 降水集中, 冬季无霜期短, 十分适合甜玉米和粘玉米的生产。

2 我国玉米种植区的气候适宜特征

2.1 气温因素

在玉米生产活动, 种植区的选取参照, 首推气温层面的气候要素。温度对玉米的生长, 能够统筹玉米种植区生产经营状况好坏的全局, 因此, 实现对玉米的全生育期的研究, 对于气候适宜性的归纳总结而言, 无疑是至关重要。一般认为, 玉米的全生育期的总年积温需要1 800~2 800℃。由于我国的气候大部分在温带, 只有仅少的一部分热带, 没有寒带, 因此很多区域适合玉米的成长。一般, 当外界的温度达到10~25℃时, 玉米的种植就可以正常地发芽, 因此, 我国除黑龙江外, 其余各省均符合这种温度要求。

2.2 降水因素

水分往往也会受到气候条件的影响, 是影响玉米生长的一个重要决定性的气候适宜参照, 决定了玉米种植区面积的大小。玉米对于水分的需求是玉米种植过程中, 最需要解决的气候因素。虽然地处温带大陆性气候区域中的土地, 总体降水量并不是很均衡, 但夏季因受东南季风的影响, 使降水量相对集中的优势, 使得我国东北、西南和黄淮海地区的广大土地, 均可实现玉米的种植。据统计, 一般667 m2产500 kg的玉米需要消耗大约300~370 m3的水, 因此, 在年降水量为500~600 mm的地方比较适宜玉米的种植[3]。随着水分吸收量的逐渐增大, 玉米的产量也就随之提高, 因此, 为了提高玉米的产量, 必须保证玉米种植过程中的水分供给。

2.3 光照因素

光照是玉米生长所需要考虑的气候适宜条件。玉米对光的需求, 比其他任何粮食作物均来得复杂, 既喜光又不能过于吸光吸热。也就是说, 适宜的光照才是玉米生长的重要前提和保障因素。研究表明, 在玉米出苗以后, 每天应该要满足8~12 h的光照, 只有这样才有助于玉米的发育, 并实现其发育期的缩短, 加快其生长速率。光照如果不足, 则导致玉米发育期的延长, 使玉米产量下降, 如我国西南的川蜀地区;光照过于猛烈, 反而加剧玉米内部有机质转换的过快, 以至于玉米的营养价值与产量恰成反比, 如我国南部的低山丘陵地区。因此, 玉米的种植区域的扩展, 最需要适宜的温度, 不可过多也不能太少。例如, 吉林省农业区的光照时间比较长, 且气温相对较低, 不利于光热的集聚, 因此在实际的种植过程中能够满足玉米的光照需求。

2.4 其他气候因素

其他气候因素, 仍然能够对玉米种植和玉米农业生产活动, 起到或多或少的影响作用, 例如, 霜冻和干旱, 都会影响玉米的产量以及质量。虽然玉米对涝灾的抗击能力较强, 降水的过多在短时间内, 有利于玉米苗秆的生长, 但若出现连阴雨天气, 玉米光合作用减弱, 植株瘦弱常出现空秆, 玉米的生产质量仍旧得不到提高。所以要积极提防气候异常和气象灾害, 从根本上保障玉米的种植。

3 发展我国玉米种植区与气候适宜性进一步融合的农业措施

3.1 人为调节气候, 促进玉米的生长

由于玉米种植区的扩展和生产质量的提升, 均与气候的适宜性存在着密切的联系, 因此, 发展我国玉米种植区与气候适宜性的进一步融合, 无疑要视为促进玉米生长的重要措施, 这就涉及到对人为调节气候的重要性。管理者要在旱季进行适度的人工降雨, 以满足玉米生长过程中对水分的需求, 而对于台风、洪涝等多水灾害, 则应该加强预警机制, 并提升预防的能力和手段, 确保玉米生产环境的绝对安全。

3.2 实行区域专门化的生产作业方式

除了对于气候的调节之外, 更要实现对气候恒常性的适应和调控, 仿效美国的区域专门化得生产作业方式, 通过不同作物种类对各种气候的适应性, 实行单一品种的区域专门作业。玉米作为一种喜温、喜光且多水分需求的作物, 能够解决人口密集区域的口粮问题, 务必要在针对气候特性严加定位的基础上, 巩固现有的商品粮基地, 改造成区域生产的固定农业基地, 以人文手段, 缓解农业生产与气候适宜之间的矛盾。

4 结论

农业是我国国民经济的基础, 而粮食种植业作为农业体系中的中心环节, 则必须视为基础中的基础。伴随着气候变化在近年来的日趋剧烈, 玉米本身容易受到气候变化的影响, 在这种气候变化的环境背景下, 产量和质量的不稳定性也就如期而至。因此, 积极探讨玉米的气候适宜性, 更新种植区域的范围定位, 完善种植区的环境以及水分、土壤、化肥等方面的供给, 对于科技兴农的践行而言, 可谓意义重大。

摘要：地域性和季节性作为农业的根本属性, 意味着气候因素在种植业的生产活动中, 具备着不可忽略的决定作用。我国幅员辽阔, 气候类型多样。同时, 鉴于我国人口众多的现实, 充分利用不同地域之内的气候要素, 实现农业生产的区域化格局, 对于当前“三农”问题的解决, 有着很大的助推作用。玉米作为我国粮食生产的主要品种之一, 在气候适宜性的考虑因素上, 务必要深入研究破题, 并通过种植区的拓展和完善, 打造以玉米为主的商品粮基地。

关键词：玉米,种植区,气候适宜性,农业生产

参考文献

[1]何奇瑾, 周广胜.我国玉米种植区分布的气候适宜性[J].科学通报, 2012, 2 (4) :267-275.

[2]于海涛.基于我国玉米种植区分布的气候适宜性探究[J].北京农业, 2014, 12 (36) :35-36.

[3]王丽竹.我国玉米种植区分布的气候适宜性探析[J].吉林农业, 2014, 7 (14) :30.

种植分布 篇2

冬小麦：

9、10月份播种，次年4、5月份收割（主要在长城以南）春小麦：春节后播种，8、9月份收获（主要在长城以北）

棉花：4——9月

油菜：12——次年5月

花生：4——10月

甜菜：5——9月

水稻：东北：

5、6——10月（单季）

南方：4——7月7——

10、11月（双季）

华北冬麦区，是我国主要的冬麦区，播种面积占我国的47％，总产占我国的53％。一般年份冬麦可安全越冬，大于0℃积温4100℃。可供小麦、早中熟玉米的两熟。水是决定播种面积的限制因子。黄河以北地区多种在灌溉地上，黄淮平原是旱地麦适宜区，生产潜力大。

长江中下游冬麦区，种植面积占12.3％，总产占45％。3－5月江淮平原

光温水较协调。3－5月降水量大于450mm的地区属不适宜种麦区。该区小麦商品率较高。

东北春麦区，黑龙江、吉林温度低，春麦适宜。

西北春冬麦区，灌区和黄土高原区。除南疆外主要是春小麦，南疆冬小麦，适应好，生产力高，品质优。

西南麦区，四川盆地、云贵高原。四川冬暖，温水适宜，但光照少，病虫

严重。高原光照强，灌溉成熟期温度低，利于高产。

青藏高原冬春麦区，光温水配合利于小麦生长、抽穗－成熟期长达50－80

种植分布 篇3

关键词：江西棉区；黄河流域棉区；棉花；熟性；品种；成铃分布

中图分类号： S562.037 文献标识码： A 文章编号：2095-3143（2015）05-0033-05

Abstract： In order to study the bell distribution and yield of different maturity cotton varieties in Jiangxi area. In 2014， the author introduced 3 conventional cotton varieties from the Yellow River cotton area which were 3 kinds of maturity and planted in Jiujiang of Jiangxi province. And in this trial， the author analyzed the bell distribution and yield.The results showed that mid-early maturing varieties of Zhongzhimian 2 had the high relative boll rate in the middle lower part and inner circle， and the highest seed cotton yield. Under the current cultivation conditions， mid-early maturing varieties were more suitable for Jiangxi cotton region.

Key words：Jiangxi cotton region； The Yellow River cotton region； Cotton； Maturity； Varieties； Bell distribution

0 引言

棉花的成铃分布是棉花结构建成的重要组成部分，而棉花的结构建成是品种生态适应性选择的理论基础[1-2]。近年来，随着人工制种成本的上涨，杂交棉面积正在逐步减少，在长江流域棉区重新种植常规棉已是大势所趋[3-6]。因此本研究引进黄河流域棉区的早熟、中早熟和中熟3种熟性的3个常规棉花品种江西九江种植，采用株式图形式调查其成铃情况、统计或测定产量性状，以期为赣北棉区筛选适宜的种植品种。

1 材料和方法

1.1 材料来源

试验选用黄河流域常规棉主推品种（均由中国农业科学院棉花研究所提供），早熟、中早熟和中熟各1个代表品种，分别是中棉所50（早熟）、中植棉2号（中早熟）、中棉所49（中熟）。

1.2 试验设计

试验于2014年在江西省棉花研究所科研基地进行，试验田属平原洲地围区，土质为壤质灰潮土，前茬为冬闲地，0～20 cm耕层土壤有机质含量为1.45 g/kg（K2Cr2O7氧化法），全氮1.07 g/kg（浓H2SO4—混合加速剂法消煮，半微量凯氏法），速效磷60 mg/kg（0.5Mol NaHCO3法），速效钾251 mg/kg/（NH4OAc浸提，火焰光度计法）[7]。

试验采用随机区组设计，单因素试验，3个品种设3个处理，3次重复，6行区，小区面积为66.67 m2（11.11 m×6 m）；移栽密度为3.15万株/hm2。

1.3 田间管理

试验于4月15日营养钵育苗，5月20日移栽。试验棉花全生育期施肥折合施纯N为266.1㎏/hm2、P2O5为78.15㎏/hm2，K2O为169.35㎏/hm2。7月6日整枝，去除第一果枝以下叶片和叶枝；8月7日打顶。其他栽培管理措施同当地大田。

1.4 调查与测定项目

1.4.1 成铃性状 每个处理挂牌标记10株棉花，于9月15日调查单株成铃数。

1.4.2铃重与产量 每小区分别收取100个正常开裂的棉铃，测其单铃重和衣分，按小区实收计产。

1.4.统计方法

数据用Excel软件进行整理，用DPS软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 单株成铃性状

单株成铃数与棉花产量的密切相关，它与种植密度、单铃重共同决定了棉花的产量[8]。由图1可知，单株成铃数中棉所50与中植棉2号间无显著差异，均显著高于中棉所49；单株果节数是中棉所50显著高于中植棉2号和中棉所49的单株果节数，以中棉所49最低，为74.0株/个；成铃率是中早熟品种中植棉2号最高，为32.1%，略高于中棉所49，且显著高于中棉所50。这表明在江西棉区相同的栽培条件下，棉花品种的熟性越早，其相应的单株果节数越多、单株成铃数也多。

2.2 棉株成铃的空间分布

按棉铃在棉株上着生部位不同，分成上、中、下3部分，其中1～6层果枝为下部， 7～12层为中部， 13层及以上为上部，靠近主茎1～3个果节划为内围铃，第4个及以上果节为外围铃[8～9]。

棉株成铃的空间分布可以较好的反应棉花经济学生物量的生长发育状况，与产量、纤维品质等密切相关。从空间上分解的成铃率则可以显示棉株成铃分布特性。由表2可知，棉株下部成铃率是中棉所50>中棉所49>中植棉2号；棉株中部成铃率以中植棉2号较高，为39.3%，这说明中早熟品种中部结铃，产量优势强；上部成铃率为早熟<中早熟<中熟，说明中熟品种后劲足些。3种熟性品种的内围成铃率均远高于外围成铃率，中、下部成铃率也均高于上部成铃率，符合棉花营养学上的养分就近供应原理。

nlc202309021004

2.3 棉株成铃的时间分布

2.3.1 圆锥体顺序 棉花现蕾开花的顺序是比较稳定的，以第一果枝第一果节为中心呈螺旋形由内向外，由下向上依次现蕾开花。按现蕾开花的顺序及时间可将整株棉花成铃分为10个圆锥体[9]。每个圆锥体成铃时间都相对一致，因此不同圆锥体的成铃率可以反映不同时间段棉花经济学生物量的生长发育及产量状况。由图1可知，3种熟性品种其各圆锥体成铃率均随着圆锥体顺序的增大而出现递减的趋势，这与棉花养分供应规律相同，也与前人的研究结果相一致。第一圆锥体的相对成铃率均较高，变化范围为50.0%～61.1%，表现为中早熟<早熟<中熟。早熟品种第一个圆锥体的成铃率略低于中熟品种，这与当时阴雨连绵的天气有关。第9、10圆锥体的成铃率均较低，早熟、中早熟相差不大，但都高于中熟品种。

2.3.2 “三桃”分布 不同时间不同部位的棉铃产量棉籽质量及纤维品质有较大的差异，全国各棉区统一将棉铃划分为伏前桃、伏桃、秋桃[1]。即分别为7月15日、8月15日和9月15日的成铃数。由表3可知，“三桃”结构各品种均表现为伏前桃<伏桃<秋桃。早熟品种伏前桃占比略大些，为5.4%，秋桃所占比例略低些。中早熟品种与中熟品种“三桃”结构基本一致。由此说明，早熟品种前期结铃性很强，且三桃分布相对均匀；中早熟品种伏桃个数及比例均最高，说明中期上桃快。在江西地区早熟品种的秋桃比例为50%，高于其他两个熟性品种，有点反常态，这可能与栽培密度较小、栽培方式和播种期等有关。总体上看3种熟性品种均是伏桃和秋桃比例较高，是江西棉区产量形成的关键因素。

2.4 产量与产量性状分析

由表4可知，单铃重表现为中棉所49>中植棉2号>中棉所50。籽棉产量以中植棉2号最高，为3798.0 kg/hm2，其与中棉所49差异不显著，极显著高于中棉所50，这也与上述三种熟性棉花品种的成铃性状相符。三种熟性品种的衣分无显著差异。中棉所50霜前花率最高，这是早熟品种生长发育较早的缘故。

3 结论

早熟、中早熟棉花品种的成铃性状无论从空间上还是时间上均表现较好，成铃均匀。但早熟品种的产量相对较低，可能是种植密度较低所致。根据试验结果并结合生产实践认为：早熟品种在江西棉区有较好的推广前景，但在目前种植条件下，中早熟品种更适合江西棉区种植。

参考文献

[1]中国农业科学院棉花研究所. 中国棉花栽培学[M]. 上海： 上海科学技术出版社， 2013： 376-526.

[2]何旭平， 纪从亮. 现代中国棉花育种与栽培概论[M]. 北京： 中国农业科学技术出版社， 2007： 207-219.

[3]李景龙， 李飞， 郭利双. 洞庭湖棉区棉花产业形势及对策浅析[C]. 武汉： 湖北、湖南、江西三省棉花学会（协会）2015年学术年会论文汇编， 19-23.

[4]郑蓉， 魏志波， 郑霞. 汉江平原植棉现状的调查与思考[C]. 武汉： 湖北、湖南、江西三省棉花学会（协会）2015年学术年会论文汇编， 98-101.

[5]周关印， 郭香墨， 郜新强，等. 棉花商业化育种实践[J]. 中国棉花， 2014，41（6）：11-13.

[6]刘剑光， 赵君， 吴巧娟，等. 棉花新种质系的性状鉴定与育种利用评价[J]. 西南农业学报， 2014（4）： 1414～1417.

[7]鲍士旦. 土壤农化分析（第3版）[M]. 北京： 中国农业出版社， 2000.

[8]田绍仁， 杨磊， 夏绍南，等. “亩产千斤子棉”群体结构建成的分析[J]. 江西棉花，2011， 33（1）：3-7.

[9]夏绍南， 崔爱花， 张绍银，等. 湘杂棉8号在不同密度条件下棉株的成铃分布[J]. 江西棉花 2009， 31 （1） ：24-26.

[10]董合忠， 毛树春， 张旺锋，等. 棉花优化成铃栽培理论及其新发展[J]. 中国农业科学， 2014， 47（3）： 441-451.

种植分布 篇4

1.1 研究背景和意义

农作物种植面积及其空间分布信息是粮食产量估算的基础, 也是制定粮食政策和调整种植结构的重要依据, 对确保国家粮食安全具有重要意义。传统的获取农作物面积的方法主要是逐级上报或者大面积实地调查测量, 但是这种方法耗时耗力而且缺乏空间分布信息[1]。随着科技的发展以遥感、地理信息系统和全球定位系统等为代表的“3S”空间信息技术, 则为农作物种植面积提取提供了一个很好的技术手段。利用中高分辨率数据提取种植面积能够满足精度要求, 但是中高分辨率数据由于受到时间分辨率及天气情况的影响, 不能按照研究要求提供实时或者质量满足要求的数据。低分辨率数据 (如:MODIS数据) 时间分辨率较高, 但是空间分辨率却很低。近几年, 国产卫星环境减灾小卫星 (HJ-1) 得到了广泛的应用。

1.2 种植面积遥感提取的国内外进展

国外Doraiswamy等利用MODIS-NDVI数据对美国部分玉米带艾奥瓦州和伊利诺伊州采用决策树分类方法进行分类, 从而得到玉米的种植范围[2]。Wardlow等利用MODIS-NDVI数据对堪萨斯州的几种作物进行分类并进行精度评价, 结果表明MODIS的植被指数数据有利于作物大面积提取[3]。Heremans等利用神经网络的方法采用Spot-vegetation和MODIS数据对研究区进行土地利用的分类[4]。Simonneaux等利用高分辨率数据对摩洛哥的一个平原进行作物分类[5]。

国内也有关于作物面积提取的研究, 如吴炳方关于农情监测方面的研究[6,7,8], 潘耀忠等将遥感影像与统计抽样方法结合起来实现作物面积监测[9,10]。顾晓鹤等利用中低分辨率数据实现了对农作物的遥感监测[11]。本文利用HJ-1数据采用SVM分类提取研究区的玉米种植分布, HJ-1数据是中国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座, 是中国继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一新型的民用卫星系统, 其空间分辨率相对较高, 回访周期相对较短, 比较利于作物面积提取的研究。

2 研究区概述及数据和数据处理

2.1 研究区概述

德惠市处于吉林省中北部, 松辽平原中部腹地, 幅员3435 km2, 长春、哈尔滨、吉林市、松原四大城市重心上。全市总人口100万, 农业人口75万。农业产业基础雄厚, 是“国家农业示范区”, 被国家命名为“粮食生产先进市”, 是国家“高优高”农业示范区, 素有“北国粮仓”之美誉。德惠市的气候属于北温带大陆季风气候, 其特点大陆性明显, 四季分明, 春季多风干旱, 夏季炎热多雨, 秋季昼暖夜爽, 冬季寒冷漫长。年平均气温4.4℃, 年平均积温2851℃。年均日照时数为2695.2 h, 年降水量为520 mm。由于夏季风影响, 降水量年内季节分配不均, 全年降水量集中在夏季, 雨热同季有效降水多, 能够满足一年一熟农作物生产的需要。

2.2 数据介绍

2.2.1 HJ-1数据

本文选用HJ-1数据提取研究区玉米分布信息。HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪 (HSI) , HJ-1-B星搭载了CCD相机和红外相机 (IRS) 。在HJ-1-A卫星和HJ-1-B卫星上装载的两台CCD相机设计原理完全相同, 以星下点对称放置, 平分视场并行观测, 联合完成对地刈幅宽度为700 km, 地面像元分辨率为30 m, 4个谱段的推扫成像。目前, 常用的遥感卫星如TM等虽然空间分辨率比较高但是时间分辨率却很低, 难以保障获取特定时期的遥感影像进行实时研究。HJ-1号卫星数据作为新兴的遥感数据源, 具有空间分辨率高和回访周期短的优势, 该数据源已广泛应用于环境与灾害监测等领域[12,13]。本研究获取了2010年5月21, 8月1日, 8月7日三景环境星数据。

2.2.2 TM数据

根据Landsat TM数据 (数据来源于http://ids.ceode.ac.cn) 几何校正下载的HJ-1号卫星数据 (数据来源于http://www.cresda.com/n16/index.html) 。

2.2.3 土地利用数据

土地利用数据是2000年的TM数据获取的结果。本研究提取旱地类型, 用来修正提取的结果。

2.2.4 调查数据

调查数据是2013年6月中旬获取的, 一部分用于建立分类解译标志, 一部分用于验证结果精度。

3 研究方法

3.1 研究区玉米物候期分析

通过对玉米物候分析, 可以知道研究区玉米生长的一些特点, 了解研究区物候对于指定测量方法具有指导意义, 中国各地区的玉米物候如表1所示:

3.2 研究区玉米识别流程

根据德惠市玉米物候特性制定相应的测量方法, 采用环境小卫星影像, 利用SVM分类得到不同时期的裸地和植被信息, 根据玉米特定时期在影像上表现出的形态不同, 所以提取特定时期的裸地和植被信息, 然后做空间运算得到研究区的玉米分布情况[12], 再根据Google Earth检查提取情况, 是否符合实际分布情况。研究区玉米提取流程如图1所示:

3.3 研究区玉米提取具体方法

植物的物候学特征导致不同生长发育阶段表现的光谱特征不同, 并且不同的植物类型在季相节律上又存在差异[14]。通过对研究区的玉米物候分析, 可知玉米在5月份上中旬的影像上表现为裸地, 在7月份和8月份的影像上表现为植被。本次研究由于5月份的影像质量问题, 没有采用5月上旬的数据, 仅采用5月中旬左右的一景数据, 经过调查得知该期间的玉米已经播种或者未出苗或者刚刚出苗, 但是在遥感影像上表现为裸地信息。本研究区选择了5月21日的环境减灾小卫星、8月1日的环境减灾小卫星、8月7日的环境减灾小卫星。具体实施流程如下:

(1) 辐射校正HJ-1数据, 根据TM数据 (来源于http;//ids.ceode.ac.cn) 几何校正下载HJ-1数据。

(2) 利用SVM分类提取5月21日遥感影像上的裸地, 提取8月1日和8月7日遥感影像上的植被。

(3) 根据不同时期玉米所表现出来的状态不同, 将提取的裸地和植被按照一定的规则做空间运算后获得研究区内玉米分布图。再利用旱地类型修改获得的玉米分布图, 具体方法就是将提取出土地利用的旱地类型生成mask图像, 与得到的玉米分布图层做叠加, 剔除非旱地类型的影响[15]。通过该方法提取出来研究区的玉米分布如图2所示:

3.4 结果精度评价

在整个研究区生成100个随机点, 利用生成的随机点来评价德惠市玉米种植分布遥感提取结果。对每一个点进行人工目视解译, 通过识别遥感影像的颜色、纹理、形状等特征根据先验知识和Google Earth来判断每一个随机点的分类结果是否正确。其中有90个点正确分类, 目视解译精度达到了90%。结果表明多时相的中高分辨率遥感数据提取玉米种植面积可以满足精度要求。

3.5 野外验证

本研究利用手持GPS调查了德惠市海青村的玉米实际分布状况。结果表明, 调查点的分类结果与实际分布一致, 调查点的信息如表2所示:

4 结论和讨论

种植分布 篇5

景观格局是在自然和人为因素作用下形成的一系列大小、形状各异、排列不同的景观要素集,是各种复杂的物理、生物和社会经济过程相互作用的结果,其深刻地影响并决定各种生态过程[4]。景观格局常指景观的空间结构特征,具体是指由自然或人为形成的,一系列大小、形状各异、排列不同的景观镶嵌体在景观空间的排列,其既是景观异质性的具体表现,同时又是包括干扰在内的各种生态过程在不同尺度上作用的结果。空间分布格局及其变化是自然和人为多种因素相互作用所产生的一定区域生态环境体系的综合反映,景观斑块的类型、形状、大小、数量和空间组合既是各种干扰因素相互作用的结果,又影响该区域的生态过程和边缘效应[5]。

在景观结构动态研究中,由植物群落演替引起的景观结构与功能的变化是研究目标,由植物扩散和更替、斑块演替和边缘扩展过程,及干扰和干扰引起的其他功能在景观中的扩散是景观过程的内在动力,空间距离及群落间的连接程度成为描述景观要素间相互关系的重要指标[6]。该文将对砒砂岩区沙棘(Hippophae rhamnoides)种植后不同时期的特征进行分析,以期从理论上更好地指导类似生态工程建设项目。

1空间分布格局的主要测度方法

砒砂岩区种植沙棘后的景观要素斑块空间关系研究采用连接度指数、距离指数等来衡量[7]。连接度是描述景观中廊道或基质在空间上如何连接和延续的一种测定指标,是表示景观中同类景观要素斑块在动态功能与生态过程上相互联系的程度或潜力[8]。景观要素连接度指数(CI)用来描述景观中同类景观要素斑块的联系程度。连接度指数越大,说明其分布格局接近团聚分布;相反,连接度指数越小,说明其分布格局接近随机分布。

式中,Cijk为斑块类型i中斑块j与k的连接程度;ni为斑块类型i的斑块数目。

距离指数(MNND)是一个相对指标,以假定随机分布时一定斑块密度条件下的斑块平均距离为标准,衡量某景观要素类型斑块的平均最邻近体距离[8,9]。距离指数接近于1,其分布格局接近随机分布;距离指数接近于0,其分布格局类似于团聚分布。因此,可以说其反映的是斑块中心点在景观中的分布特征,不能全面反映景观要素斑块间的相互关系,特别是当斑块大小变动较大时,其缺点更加明显。当用该指标检验斑块的空间分布时,就可能完全掩盖斑块面积相差很大的景观要素之间空间分布的实质性差异。

MNND是斑块与其最近相邻斑块间的平均最小距离,是在假定随机分布前提条件下MNND的期望值。

式中,NND(i)是斑块i中心到其最近相邻斑块中心的距离,由于斑块形状常常是不规则的,在实际量测时其中心很难确定;N为斑块数量。

2砒砂岩3个控制年份的空间分布格局比较

砒砂岩区盖沙地、稀疏植被及水域景观的连接度指数在1998、2003、2008年3个控制年份均居于前3位(表1),连接度指数基本表达了其空间分布的聚集特征,从各景观类型的实际分布图上显示也是比较集中的。

稀疏植被的团聚分布格局主要源自于其处于景观本底的地位,综合分析其距离指数,基本处于所有景观类型的后几位,也充分反映其团聚分布的特点。同时也表明这几类斑块相互联系紧密,形成集中连片、更大斑块的潜力较大。沙棘和灌丛基本呈分散分布,聚集程度较低,距离指数也较大。说明这些要素类型的斑块可能处于2种地位,或者属于新生斑块(如沙棘),处于斑块扩展初期,有可能通过边缘而逐步扩大;或属于被分隔、侵蚀的衰退斑块(如灌丛),发生斑块演替或替代的可能性大,斑块面积将进一步被压缩[9]。其他类型分布团聚程度居中。

从动态变化角度分析,盖沙地和水域的连接度指数呈降低趋势,说明人为干扰加剧。居民地聚集度指数先减少后增加,距离指数减小明显,结合景观总体分布图可以看出,该类型逐渐扩展的过程中,逐渐向城镇化聚集的方向发展。

林地是该区域另一类主要的人工斑块,也是沙区生态环境改善的主要手段,林地的连接度指数一直在增加,距离指数则在减小,也说明团聚程度在提高,从其连接度指数和距离指数上也反映了和沙棘相似的趋势。稀疏植被、灌丛和草地作为广泛分布于该区域的类型,连接度指数和距离指数变化均不大,基本呈分散分布格局,人为干扰也较小,面积扩展主要依靠自然演替,因而在1998—2008年变化不大。

未利用地连接度指数较小,距离指数增加,反映其受人为干扰加剧,人为改造和利用使得更多的未利用地被其他景观类型占据,形成更多的斑块,团聚程度降低,逐渐呈分散分布格局。

沙棘的连接度指数也由2003年的93.0158增加到2008年的95.634 3,距离指数则由93.745 0下降到83.333 7,说明随着沙棘种植面积的扩大,其自身的团聚程度也在逐步提高。沙棘连接度指数增加,距离指数减小。说明沙棘虽然自身呈分散分布,但是在沙棘生态治理面积逐渐扩大的同时,聚集程度也在增加,显示其具有良好的团聚潜力,斑块之间相互联系的程度也在提高。

参考文献

[1]金争平.砒砂岩区水土保持与农牧业发展研究[M].郑州:黄河水利出版社,2003.

[2]王愿昌,吴永红,寇权.砒砂岩分布范围界定与类型区划分[J].中国水土保持科学,2007,5(1):14-18.

[3]胡建忠.砒砂岩区生态建设的一种创举——沙棘模式[J].中国水利,2007(6):25-27.

[4]邬建国.景观生态学——格局、过程、尺度与等级[M].北京:高等教育出版社,2000.

[5]江阜家.景观生态学的基本理论在城市生态园林中的应用[J].现代农业科技,2008(11):69-70.

[6]傅伯杰,陈利顶,马克明,等.景观生态学原理及应用[M].北京:科学出版社,2001.

[7]肖笃宁.景观生态学——理论、方法及其应用[M].北京:中国林业出版社,1991.

[8]张晓辉.黄龙山蔡家川林场森林景观格局与生态评价[D].杨凌:西北农林大学,2007.

种植分布 篇6

1 材料和方法

1.1 三维有限元模型的建立

选择牙列完整、咬合关系正常、牙冠无明显磨耗、牙周组织健康、无任何口腔疾病的健康男性志愿者1名,在征求患者同意并签署知情同意书后,采用美国GE公司Light-speed 64层螺旋CT扫描机,以普通头部扫描方式进行颌骨连续横断超薄扫描。扫描时,被测对象取仰卧位,颏部抬高,头部固定,微张口,咬住预先制作的2 mm厚塑料片,避免上下牙列接触。确定被测者的咬合平面,使扫描截面与之平行。扫描参数:球管电压120 k V,电流646 m A,床进速度0.8 s/周,层厚0.625 mm,螺距0.969∶1。矩阵为512×512,重建薄层厚度0.6 mm。通过工作站进行颅颌面三维重建,选择骨组织窗(窗宽=2000 HU,窗位=800 HU),DFOV=5.0 cm测量下颌骨标志点坐标。

种植体放置于双侧部位,根据种植体上部结构的不同,共建立4个模型(图1),定义为Tera 4类型的单元自动划分网格:模型A,种植体支持的单冠,近中放置三臂卡;模型B,非缓冲型套筒冠,内外冠之间无间隙;模型C,缓冲型套筒冠,内外冠之间的间隙在面为0.3 mm,轴面为0.03 mm;模型D,微型太极扣,高度为2 mm,与种植体连接处直径为4.1 mm,上部直径为3.4 mm。

1.2 实验假设和材料力学参数

A:模型A;B:模型B;C:模型C;D:模型DA:Model A;B:Model B;C:Model C;D:Model D

材料和组织均假设为连续、均质、各向同性的线弹性材料,其力学参数见表1。种植体与骨为完全骨性结合,加载不发生相对滑动。

1.3 边界约束情况和加载条件

将下颌骨下缘及后缘的节点进行全方向约束。在的面中央选取加载点,加载100 N的垂直向下载荷。

1.4 应力分析

用COSMOSM 2.85有限元分析软件在个人计算机(Dell Inspiron 600m,Dell Inc.USA)上进行线性静态应力分析。比较不同参数种植体时种植体周围皮质骨、松质骨、基牙牙周膜和基托下黏膜的最大Von Mises应力以及基托下黏膜的最大位移量。

2 结果

采用不同的种植体上部结构时,种植体周围皮质骨、松质骨、基牙牙周膜和基托下黏膜的最大等效应力和位移量见表2。无种植体支持的基牙牙周膜最大等效应力、黏膜最大等效应力和位移值均大于种植体支持的修复方式。有种植体支持时,单冠形式的种植体周围骨组织最大等效应力最大,缓冲型套筒冠的基牙牙周膜最大等效应力、基托下黏膜最大等效应力和位移值最大。微型太极扣种植体周围骨组织最大等效应力、基牙牙周膜最大等效应力和黏膜的最大等效应力及位移值均最小。缓冲型套筒冠种植体周围骨组织最大等效应力小于非缓冲型套筒冠,但基牙牙周膜最大等效应力、基托下黏膜最大等效应力和位移则大于非缓冲型。

3 讨论

当患者的经济条件、牙周状况或局部解剖条件受到限制,不能植入足够数目的种植体时,采用种植体和天然牙联合支持、以附着体进行固位的可摘局部义齿是修复远中游离端牙列缺损的最佳选择[1,2,3,4]。由于目前应用于种植体上部连接形式众多,如种植体单冠、套筒冠、太极扣等不同类型,且相关研究少见,无法确定最优的修复方式,不能建立规范化和标准化的远中游离端牙列缺损修复的技术和方法。本课题从临床实际出发,从生物力学的角度,对比分析常见的不同种植体上部结构对修复设计的影响,探讨最佳的修复效果。

3.1 种植体单冠与套筒冠应力分布的比较

实验结果显示,无种植体支持可摘义齿的基牙牙周膜最大等效应力、黏膜最大等效应力和位移值均大于种植体支持修复方式,与其他学者研究结果一致[8]。单冠修复方式的种植体周围骨组织最大等效应力最大,但基牙牙周膜最大等效应力和基托下黏膜的最大等效应力及位移值小于非缓冲型和缓冲型套筒冠。相比单冠修复,套筒冠的内外冠双层结构有缓冲作用,一方面直接减少了传导到种植体根部的作用力,使种植体周围骨组织应力减小;另一方面间接增大了基托下软组织的受力,造成上述结果。本研究提示套筒冠附着体修复方式可以缓冲种植体周围骨组织的应力水平,防止或减轻种植体支持组织的损伤,而种植体单冠有利于保护基牙牙周组织和基托下黏膜组织的健康。

3.2 缓冲型和非缓冲型套筒冠应力比较

缓冲型套筒冠种植体周围骨组织最大等效应力小于非缓冲型套筒冠,但基牙牙周膜最大等效应力、基托下黏膜最大等效应力和位移则大于非缓冲型,与Heckmann等[9]研究结果一致。非缓冲型套筒冠连接的覆盖义齿起着硬性杠杆的作用,一方面可减轻基托下组织的受力,减缓牙槽嵴的吸收,另一方面又对种植体及其周围骨组织产生极大的应力,可能会导致种植体的疲劳甚至折裂。缓冲型套筒冠则与之相反,可通过牙槽嵴覆盖的软组织分担部分载荷减轻种植体负担,提示临床设计时须采取扩大基托面积、减小游离端长度等措施防止牙槽嵴受力过大。

3.3 微型太极扣应力分布最佳

从表2可以看出,微型太极扣种植体周围骨组织最大等效应力、基牙牙周膜最大等效应力和黏膜的最大等效应力及位移值均最小,推测与其阴阳结构部件的弹性设计有关。太极扣具有0.4 mm的垂直弹性和通用的铰链连接,在义齿行使功能时有应力中断作用,减少对远中基牙的扭力[10]。太极扣事实上是双重阴阳结构,较一般的附着体如缓冲型套筒冠单一的阴阳结构具有更强的缓冲作用[11],阴阳极之间的轻微动度使其在承受垂直向作用力时,也存在一定的铰链运动,缓冲对下方的种植体的作用力。微型太极扣的高度为2 mm,从而使缺失区垂直间隙小(大于3.0 mm)的患者,利用附着体修复成为可能,并填补了其他精密附着体在此项领域的空白。此外,修复体制作简单,无需精密研磨仪器,成本更低,可以满足大众需求。

本试验结果从生物力学的角度再次证明了种植体-天然牙联合支持修复远中游离端牙列缺损的优越性;选用此种修复方式时,种植体上部结构采用微型太极扣作为附着体联接形式是最佳选择;缓冲型套筒冠和非缓冲型套筒冠对于种植体、基牙牙周组织和基托下黏膜的应力影响各有优劣,临床设计时需结合患者的实际情况权衡使用。

摘要：目的:观察不同上部结构的种植体支持可摘局部义齿修复下颌KennedyⅠ类牙列缺损时的应力和位移。方法:使用软件GeoStar(COSMOSM 2.85,SRAC,USA)建立4个种植体-天然牙联合可摘义齿修复下颌KennedyⅠ类牙列缺损的三维有限元模型,比较不同上部结构时种植体周围骨组织、基牙牙周膜、基托下黏膜的最大等效应力及基托下黏膜组织的位移变化。结果:有种植体支持时,单冠形式的种植体周围骨组织最大等效应力最大;缓冲型套筒冠的基牙牙周膜最大等效应力、基托下黏膜最大等效应力和位移值最大;微型太极扣种植体周围骨组织最大等效应力、基牙牙周膜最大等效应力和黏膜的最大等效应力及位移值均最小。缓冲型套筒冠种植体周围骨组织最大等效应力小于非缓冲型套筒冠,但基牙牙周膜最大等效应力、基托下黏膜最大等效应力和位移则大于非缓冲型。结论:选用种植体-天然牙联合支持修复远中游离端牙列缺损时,种植体上部结构采用微型太极扣作为附着体联接形式是最佳选择。

关键词：种植体,可摘局部义齿,三维有限元,附着体

参考文献

[1]Fueki K,Kimoto K,Ogawa T,et al.Effect of implant-sup-ported or retained dentures on masticatory performance:Asystematic review[J].J Prosthet Dent,2007,98(6):470-477.

[2]Abu-Saleh T,Marnewick J.Implant-supported crowns for ashortened dental arch:A case report[J].J Contemp DentPract,2008,9(5):114-121.

[3]Mengel R,Kreuzer G,Lehmann KM,et al.A telescopiccrown concept for the restoration of partially edentulous pa-tients with aggressive generalized periodontitis:A 3-yearprospective longitudinal study[J].Int J Periodontics Restor-ative Dent,2007,27(3):231-239.

[4]Turkyilmaz I.Use of distal implants to support and increaseretention of a removable partial denture:A case report[J].J Can Dent Assoc,2009,75(9):655-658.

[5]Ohkubo C,Kurihara D,Shimpo H,et al.Effect of implantsupport on distal extension removable partial dentures:Invitro assessment[J].J Oral Rehabil,2007,34(1):52-56.

[6]Kuzmanovic DV,Payne AG,Purton DG.Distal implants tomodify the Kennedy classification of a removable partial den-ture:A clinical report[J].J Prosthet Dent,2004,92(1):8-11.

[7]陈少武,肖微,李志勇,等.种植体类型对下颌游离端义齿应力分布的影响[J].实用口腔医学研究,2011,27(3):302-306.

[8]贾洪宇,施斌.种植体支持对KennedyⅠ类可摘局部义齿应力分布的影响[J].口腔医学研究,2007,23(3):293-296.

[9]Heckmann SM,Winter W,Meyer M,et al.Overdenture at-tachment selection and the loading of implant and denture-bearing area.Part 2:A methodical study using five types ofattachment[J].Clin Oral Implants Res,2001,12(6):640-647.

[10]el Charkawi HG,el Wakad MT.Effect of splinting on loaddistribution of extracoronal with distal extension prosthsis invitro[J].J Prosthet Dent,1996,76(3):315-320.

种植分布 篇7

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 标本选择 选择一健康无牙下颌骨标本,该标本完整、无余留牙,解剖结构清晰、牙槽骨轻度吸收且各个牙位有较为清晰的牙槽窝标志。

1.1.2 硬件及软件组成 第四军医大学西京医院双排高速螺旋GC-600螺旋CT扫描机(GE-Hispeed CT,America,GE corporation),DELL计算机,本机配置:(CPUDualPentium IV 2.0 GHZ,内存2GB,硬盘160G。),建模软件CATIA(version 5.17,Dassault systemes corporation,France),三维有限元分析软件ABAQUS(version6.7,Abaqus corpora-tion,LosAngeles,America)。

1.2 方法

1.2.1 建立无牙下颌骨三维有限元模型 下颌骨下缘平面至髁状突顶作连续扫描,层厚1.0 mm,层间距0.8 mm,共扫描得51张CT片。应用医用影像软件读取图像信息并记录坐标数据,利用建模处理软件,建立无牙下颌骨的三维有限元模型。

1.2.2 建立三种附着体形式的下颌种植覆盖义齿的三维有限元模型 杆卡固位的种植覆盖义齿模型。根据临床常用ITI标准种植体(solid implant,ITI;InstitutStraumann AG,Waldenburg,Switzerland),长10 mm、直径4.1 mm的种植体,放置在下颌骨牙弓前部尖牙部位距中线11 mm处,其颈部与骨皮质层相邻,顶部位于骨松质内,种植体-骨组织界面为100%的骨性结合。为简便运算,将直径为5 mm的杆卡附着体与骨内种植体连为一体,杆卡的阴极与义齿基托面连为一体;套筒冠固位的种植覆盖义齿模型。根据临床常规设计,将4枚相同直径、长度的种植体均匀放置在两侧颏孔间,套筒冠附着体高6 mm,内聚6°,与种植体骨内段连为一体,套筒冠外冠与基托组织面连为一体,模型划分68 320个节点,319890个单元;在近中2颗种植体之间加入杆卡约束条件,而2颗远中种植体模拟套筒冠,力学加载后模拟杆卡与套筒冠附着体联合固位的修复形式。

1.3 假设条件和力学参数将上述模型各组成材料视为连续、均质、各向同性的线弹性材料,有关参数引见参考文献[3](见图1)。

1.4 束条件和加载方式为对比分析,将下颌升支后缘至髁状突顶上的 区域给予刚性约束。按牙合力比值将100N的加载量分配至双侧后牙接触面,方向垂直牙合平面[4]。如图:

2 结果

2.1 下颏孔前区采用套筒冠、杆卡及二者联合式附着体对种植覆盖义齿,种植体周围的应力分布情况是较为均衡合理。

2.3 采用套筒冠、杆卡及二者联合式附着体,其种植体周围的应力分布趋势为:二者联合式及套筒冠附着体均优于杆卡式附着体。

3 讨论

附着体类型对种植体-骨组织界面应力分布的影响种植义齿生物力学相容性是骨整合牙种植修复能否取得长期成功的一个重要因素[5],过大或过小的应力均可引起骨组织的吸收,从而导致种植牙的失败[6]。三维有限元法能快速地建立了精确的下颌骨模型,为修复体的优化设计提供了研究手段[7]。本实验结合三维有限元方法,从实验结果我们看到:一方面,两种附着体义齿模型都可将咬合力沿种植体传递给其周围的骨组织,因而有助于防止或减缓牙槽骨的废用性吸收萎缩进程;另一方面,种植体颈部应力集中的现象也值得引起注意。对于减少种植体-骨界面上的应力峰值,杆卡式附着体和套筒冠式附着体并无较明显的差异,这一结果与Micske-Stern 等[8]及Bergendal 等[9]的调查结果一致。他们在长期的随访观察中,发现采用不同附着体形式并未对种植覆盖义齿力学性能产生显著性的影响。因此,应考虑其他因素如附着体内部的连接方式、咬合情况等对种植体-骨界面上载荷情况的影响。

不同附着体设计对牙槽嵴表面上的应力分布情况的影响不同。4枚种植体支持的套筒冠附着体和2枚种植体支持的杆卡附着体是临床上最常见的修复方式。本研究结果表明,套筒冠附着体表现出更优异的载荷传导性能,可在一定程度上增加种植体周围支持组织的支持力,从而减小后段牙槽嵴的负荷,使其骨皮质表面的应力水平下降,有利于保护基托下的剩余牙槽嵴,减少其吸收,这也与种植体数目的不同有关,本研究是根据临床常规设计,设计了2枚种植体支持的杆卡式附着体模型,套筒冠式附着体模型则使用了4枚种植体。4个种植体可形成平面式支持,给义齿更好的稳定性与支持。而2 个种植体仅可形成支点线,无法避免义齿下沉等问题[10],从而造成颌弓后段牙槽嵴组织的负担过重,因此,种植体数量的差异也是造成应力分布差异的因素之一。

种植分布 篇8

1 材料与方法

1.1 模型的建立与组装

1.1.1 上颌骨后区模型的建立

采用螺旋 CT扫描正常成人颌骨,自上颌牙弓咬合平面开始至眶上缘做连续横断扫描 ,得到45幅二维CT扫描断层图像。扫描参数设定为螺旋层厚1.5mm,床进速度1mm/s,球管电流与电压125 mA/120kV。图像数据为DICOM格式。将45幅DICOM 格式的颅颌部位的二维 CT扫描断层图像直接输入到计算机3D-Doctor软件中。描记上颌骨后牙区、上颌窦的轮廓位图,自动生成 X、Y、Z轴三维坐标化数据,以word格式数据存入计算机。最后将word 格式坐标数据导入ABAQUS软件中建立骨Ⅱ类骨质量(皮质骨厚度1.6mm, 皮质骨弹性模量13Gpa,松质骨弹性模量5.5Gpa,皮质骨和松质骨泊松比均为0.3)[2,3]的上颌骨后牙区、上颌窦的三维有限元网格模型。

1.1.2 短种植体模型的建立

应用3D—Doctor软件进行数据采集,具体数据如下:

种植体的定量:圆柱形;直径为4.5mm;长度为7.0mm。种植体的变量:表面设计如下:(1)三角型螺旋短种植体:螺距0.8mm,齿高0.4mm,宽度0.2mm,螺纹顶角30°。(2)支撑型螺旋短种植体:螺距0.8mm,齿高0.4mm,宽度0.2mm,螺纹顶角15°。(3)反支撑型螺旋短种植体:螺距0.8mm,齿高0.4mm,宽度0.2mm,螺纹顶角15°。(4)鳍式非螺旋短种植体:齿距0.8mm,齿高0.4mm,宽度0.2mm,顶角15°。

在各种植体上模拟基台高度为5mm,其上模拟2mm氧化锆全瓷厚。最后将这4个模型分别导入ABAQUS软件中建立有限元网格模型(材料属性见表1)。

最后将这4个模型分别导入ABAQUS软件中建立有限元网格模型并分别与Ⅱ类骨质量上颌后区模型进行组装。

1.2 单元与节点

模型用10节点四面体和20节点六面体划分,在种植体-骨界面进行细划。模型分别由51601～56768单元和71387～78241节点组成。

1.3 实验条件假设

种植体各部件之间以及种植体与上部结构之间设定为完全精确吻合。各组织均为连续、各向同性、均质的线弹性材料。对骨块的上边缘和近远中边缘进行固定约束。骨-种植体界面设定为完全的骨整合,在载荷作用下二者无相对滑动。

1.4 加载条件[4]

(1)垂直载荷:方向与种植体长轴一致,由牙合方指向龈方,加载大小为200N。(2)侧向载荷:方向与种植体长轴成45°,由腭侧指向颊侧,加载大小为100N。

1.5 分析方法

本研究采用Altair Hyperview 8.0软件对结果进行计算分析。沿牙槽颊腭方向,通过种植体中心纵剖有限元模型,观察各组模型的三维有限元应力分布云图,得出各组模型的应力峰值数据。分析指标:(1)垂直、侧向载荷下每种模型的应力分布特征;(2)皮质骨和松质骨Von-Mises应力峰值。

2 结果

2.1 皮质骨的应力分布

在所有模型垂直加载时,皮质骨应力主要分布在种植体颈部周围,呈环状分布。侧向加载时,皮质骨应力分布在种植体颈部颊腭两侧,其中颊侧为主要应力区。在这两种加载下,得出同样结果即各种表面设计皮质骨EQV应力云图均相似。

2.2 松质骨的应力分布

在所有模型垂直加载时,松质骨应力主要集中分布在种植体颈部和根部的周围骨组织。反支撑形、支撑形和鳍式设计均表现出较好的应力分布;侧向加载时,松质骨应力主要集中在种植体颈部的颊腭侧,且颊侧大于腭侧。各种表面设计松质骨EQV应力云图均相似。

2.3 EQV应力峰值

垂直加载时,鳍式非螺旋设计的松质骨EQV应力峰值明显低于其他三种设计;侧向加载时,反支撑形螺旋设计松质骨EQV应力峰值最小,但与支撑形螺旋设计和鳍式非螺旋设计没有明显差异;在这两种加载下,V形螺旋设计皮质骨EQV应力峰值最小,但是其松质骨EQV应力峰值明显大于其他三种表面设计,见表2。

3 讨论

本实验研究目的是寻求短种植体表面设计对骨界面应力分布的影响,因而模型就以表面设计作为变量,其中不同表面设计的主要参数都完全一致。在建立模型时,以往人们在建模CT扫描的标本选取上多采用经防腐处理的离体标本[5],其部分组织已受到破坏,其CT扫描的数据结果跟实际相比较偏差较大。本研究是基于正常人活体CT扫描,扫描的数据结果符合实际,获得的信息全面、准确,并能反应较细致复杂的结构。然后采用数据采集精度高的3D-Doctor软件读取CT扫描的原始DICOM 格式数据,最后应用网格处理精度高的ABAQUS软件进行精细的网格划分,建立三维有限元模型。近几年,多数临床研究表明,短种植(长<10mm)的五年成活率可达95%以上,其中还包括长≤7mm的短种植体。2000年Friberg B等人[6]研究6～7mmBranemark短种植体安置在严重萎缩的下颌骨,五年累计存活率为95.5%;2007年Maló P 等人[7]研究结果显示7mmBranemark短种植体五年累计存活率为96.2%;ten Bruggenkate CM等人[8]对在6年间253颗6mm长ITI短种植体进行1到7年的随访,结果有7颗种植失败;San Diego CA(2006)和 Venuleo C等人[9](2008)对6mm×5.7mm Bicon短种植体都进行长期回顾性研究也得出了同样的结论即6mm×5.7mm Bicon短种植体五年成活率达100%。以上所应用的Branemark短种植和ITI短种植表面设计均为螺纹设计,但是Bicon短种植应用的是鳍式非螺旋设计,本实验就对这两种设计进行了比较研究。结果反支撑形和支撑形螺纹设计与鳍式非螺旋设计都表现出了较好的应力分布特征。通过以上结果和讨论分析,得出以下结论: (1)皮质骨的应力分布趋势和EQV应力峰值不受短种植体表面设计的影响。 (2)松质骨的应力分布趋势和EQV应力峰值受短种植体表面设计的影响较大。 (3)支撑形螺旋设计、反支撑形螺旋设计和鳍式非螺旋设计均适用于短种植体,应避免应用V形螺旋表面设计。

摘要：目的:探讨骨质量和种植体表面设计对短种植体-骨界面应力分布的影响。方法:利用3D—Doctor软件和ABAQUS软件建立V形螺旋设计、反支撑形螺旋设计、支撑形螺旋设计和鳍式非螺旋设计的短种植体植于类骨质量的上颌骨后区的三维有限元法模型4个。对所有模型进行垂直和侧向加载,分析比较周围骨组织的应力分布和Von-Mises应力峰值。结果:垂直向和侧向加载时,反支撑形和支撑形螺纹设计与鳍式非螺旋设计都表现出较好的应力分布特征。结论:支撑形螺旋设计、反支撑形螺旋设计和鳍式非螺旋设计均适用于短种植体,应避免应用V形螺旋表面设计。

关键词：短种植体,表面设计,骨质量,应力分布

参考文献

[1]Hagi D,Deporter DA, Pilliar RM,et al. A targeted review of study outcomes with short(≤7mm) endosseous dental implants placed in partially edentulous patients[J].J Periodontol,2004,75(6):798-804

[2]Huang H-M,Lee S-Y,The C-Y,et al.Resonance frequency Assessment of dentl implent stability withvarious bone qualities:anumericalapproach [J].Clin Oral ImplRes,2002,13:65-74

[3]Tada S,Stegaroiu R,Kitamura E,et al.Influence of implant designand bone quality on stress/strain distribution in bone around im-plants:A 3-dimensional finite element analysis Int[J].J MaxillofacImplants,2003,18(3):357-368

[4]Kitamura E,Stegaroiu R,Nomura S,et al.Influence of marginalbone resorption on stress around animplant--a three-dimension-al finite element analysis[J].J Oral Rehabil,2005,32(4):279-286

[5]Zhang T,Liu H,Wang Y.The construction of three—dimensional finite element model of human maxillary complex[J].Zhonghua Kou Qiang Yi Xue Za Zhi,2000,35(5):374-376

[6]Friberg B, Grandahl K, Lekholm U,et al.Long-term follow-up of severely atrophic edentulous mandibles reconstructed with short Branemark implants[J].Clin Implant Dent Relat Res,2000,2(4):184-189

[7]Maló P, De Araújo Nobre M, Rangert B. Short implants placed one-stage in maxillae and mandibles:a retrospective clinical study with 1 to 9 years of follow-up[J].Clin Implant Dent Relat Res,2007,9(1):1-21

[8]Bruggenkate CM, Asikainen P, Foitzik C,et al.Sutter F.Short(6-mm) nonsubmerged dental implants: results of a Multicenter clinical trial of 1 to 7 years[J].Int J Oral Maxillofac Implants,1998,13(6):791-798