三维有限元分析牙种植体孔隙结构设计及生物力学性能
张建国1
陈晨1
胡凤玲2
黄道宇1
宋亮2
1.上海应用技术大学机械工程学院,上海市2014182.复旦大学附属上海市第五人民医院口腔科,上海市200240
摘要：背景:有研究显示,在设计多孔种植体时可以通过改变孔隙内部单元结构来改变弹性模量,为更好地平衡种植体强度和弹性模量提供新的方法.目的:通过有限元分析不同微观孔结构牙种植体生物力学性能,阐明不同微观孔结构对周围骨应力和种植体力学性能的影响.方法:通过CT扫描建立下颌骨模型和3种不同孔隙结构(传统结构孔隙、复合结构孔隙、G7结构孔隙)的牙种植体有限元模型,孔隙率为40‰多孔层厚度为1.2 mm,孔径为0.45 mm,模拟极限合力状态对每个模型施加载荷,采用ANSYS有限元软件运算并分析周围骨应力及种植体的应变.结果 与结论:①当种植体受极限合力,传统结构、复合结构与G7结构牙种植体对周围皮质骨等效应力最大值分别为38.324,56.574,64.694MPa,对周围松质骨等效应力最大值分别为1.836,10.221,9.439MPa,种植体等效应力最大值分别为156.38,476.23,457.76MPa;复合结构种植体的最大周围骨应力在促进骨结合的范围内;②当种植体只受侧向力时,传统结构、复合结构与G7结构牙种植体应变最大值分别为2.2229×10-2,1.6619×10-2,3.2109×10-2 mm/mm;当种植体只受轴向力时,传统结构、复合结构与G7结构牙种植体应变最大值分别为2.2662×10-3,1.8446×10-3,2.9715×10-3 mm/mm;说明在受侧向静力载荷和轴向载荷时,复合结构种植体的应变最小,产生的微动小,有助于提高骨结合效果;③结果表明,随多孔种植体内部孔隙单元结构的变化,周围骨应力发生明显变化,种植体力学性能也发生明显变化,种植体表面多孔结构的单元胞体结构形状的改变显著影响弹性模量和种植体的力学性能,复合孔隙结构的牙种植体与传统结构和G7结构相比具有更好的生物力学性能.
关键词：牙种植体有限元分析生物力学分析微观孔结构生物力学性能骨应力
分类号：R459.9(治疗学)R318.08(医用一般科学)TP391.9(计算技术、计算机技术)
资助基金：上海市自然科学基金(19ZR1455100)闵行区自然科学研究项目(2019MHZ039)
论文发表日期：2022-02-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 585-590 )
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