种植体结构改变对种植体-骨界面应力影响的研究

发布时间：2017-11-30 18:08

本文关键词：种植体结构改变对种植体-骨界面应力影响的研究

【摘要】：目的研究改变种植体内部结构后其表面应力的变化趋势,为改善种植体-骨界面应力集中问题,减少种植体颈部的骨吸收寻找理论依据。方法利用CAM软件PRO Engineer分别建立实验组种植体、传统实心种植体以及仿牙槽骨块的三维研究模型,并在此基础上对实验组种植体模型进行一系列内部结构的改变。采用Ansys Workbench软件分析种植体在不同载荷工况下的种植体-骨界面等效应力峰值、应力带分布的变化规律。模仿正常成人下颌骨块的大体尺寸,利用建模软件设计并建立一个颊舌向8mm、近远中16mm、垂直高度20mm的长方体颌骨块三维模型,骨块的上下层设计为3mm厚的皮质骨区域,中间包绕松质骨。建立的种植体模型为柱状种植体,总直径均为5.5mm。其中模型组A为实验组无螺纹夹心种植体、模型组B为传统实心种植体。牙槽骨方面选取较适宜种植的二类骨,并将其物理属性值赋予牙槽骨块模型的松质骨区域。针对模型组A设计四部分实验。实验一:固定夹心层厚度,改变夹心层的泊松比(ν)及弹性模量(E),用计算机在常见材料属性数值范围内随机生成50组泊松比及弹性模量值,双变量分析其在垂直受力及斜向45°受力工况下种植体-骨界面的最大等效应力值(Max EQV)的变化情况,并制作相关性分析矩阵,分析两种物理性质对Max EQV的影响。实验二:将所建立的九种模型分别按内芯突出高度h及夹心层与外壳厚度比d:D两种指标分组。以h的大小分组,改变模型夹心层厚度(d)与纯钛外壳厚度(D)的比例,分析其在垂直及45°受力工况下不同夹心层厚度对种植体-骨界面应力分布的影响。以d:D的比例分组,改变实验组种植体内芯高出种植体颈部的高度(h),分析其在垂直及45°受力工况下的应力集中区的分布变化情况。实验三,根据以上三个实验数据,选取Max EQV最合适的夹心层弹性模量(E)、夹心层与外壳厚度比d:D及内芯突出骨面的h值,设计模型A、模型B的对比实验,分析新型夹心种植体与传统实心种植体在垂直受力、45°受力及咀嚼模拟受力工况下的应力分布及Max EQV变化规律。结果成功建立了颌骨骨块及A、B两组种植体模型,模型组A为对种植体进行了内部结构的改变,增加了夹心层结构,包含d:D分别为1:2、1:1、2:1以及h=0mm、h=2mm、h=3mm的九种种植体模型,模型组B为传统种植体对照组,包含h=0mm、h=2mm、h=3mm的三种实心种植体。分别将其与所建立的矩形颌骨骨块成功地进行了模型装配。实验一:50组随机值中,ν=0.33;E=10505MPa为Max EQV最小值出现时的夹心层属性。而相关性矩阵显示弹性模量对总应力影响较大,泊松比影响较小。在此基础上,进一步设计了固定泊松比数值(0.33),改变弹性模量的单变量随机数研究。发现Max EQV随夹心层E的增加呈线性增长。实验二:按h分组:h=0mm的模型组,垂直受力及45°受力工况下3种厚度比例的A组模型的种植体-骨界面Max EQV均比B组模型高。h=2mm的模型组,在垂直受力工况下,d:D=1:2的模型Max EQV最小;45°受力工况下,d:D=2:1模型的Max EQV最小。按d:D分组:除d:D=1:1组垂直受力工况下的h=3mm的模型Max EQV较低外,h=2mm的模型在其他受力工况下Max EQV均最低。实验三:选取d:D=2:1,h=2mm,夹心层E=9500MPa,ν=0.33赋予模型A,形成模型A10,模型B为实心传统种植体作对照。在垂直加载、45°受力加载及咀嚼模拟加载三种受力工况下模型A10的Max EQV均比模型B低。结论根据本实验所进行的种植体的结构改变,可改善种植体-骨界面的应力分布,降低应力峰值,可在更大范围内降低由应力引起的骨皮质吸收的风险,延长种植体的远期使用寿命,具有一定的临床应用价值。
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R783.6

【参考文献】

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1 夏琳;张志宏;刘红红;杜双松;冯昌乐;韩倩;陈佳;;倾斜种植应用于不同质量颌骨的三维有限元分析[J];安徽医科大学学报;2015年05期

2 周宇宁;张宏;陈相春;闫占平;刘锋;任国山;王素玲;;建立足部三维有限元数字模型[J];中国组织工程研究;2015年05期

3 李英;焦艳军;张强;刘夏青;;Ⅳ类骨质中平台转换种植体植入深度对周围骨应力的影响[J];现代口腔医学杂志;2014年04期

4 胡畔;张英泽;;三维有限元在骨盆创伤研究中的应用[J];中华医学杂志;2014年13期

5 王煜婷;张少锋;董岩;王卫国;刘继鹏;郭嘉文;;All-on-4种植体参数对周围骨应力影响的三维有限元分析[J];实用口腔医学杂志;2014年02期

6 于长洋;李俊源;彭伟;姚春燕;洪艳;袁振飞;;种植义齿缓冲单元材料特性对缓冲效果的影响[J];中国口腔种植学杂志;2014年01期

7 张强;李英;;Ⅱ类骨质中平台转换种植体植入深度对周围骨应力影响的有限元分析[J];国际口腔医学杂志;2014年01期

8 文武;张春雨;陈贤帅;毛志红;陈建宇;张弓;;不同结构牙科种植体及周围骨组织应力分布的三维有限元比较研究[J];实用口腔医学杂志;2013年06期

9 李恺;辛海涛;赵艳芳;张强;吴玉禄;;种植体数目与分布对下颌种植覆盖义齿骨组织应力变化的影响[J];临床口腔医学杂志;2013年11期

10 牛金磊;陈建宇;陈贤帅;李锻能;;种植体颈部微螺纹结构对种植稳定性影响的三维有限元分析[J];口腔颌面修复学杂志;2013年06期