一种新型芯结构口腔种植体的初步设计与分析

发布时间：2020-05-14 10:41

【摘要】：种植牙是一种常用的口腔修复手段。口腔种植体的生物力学相容性对长期治疗效果有较大影响,研究者们对种植体及其周围骨组织的力学性质开展了持续的研究。在种植体的长期使用过程中,颌骨会发生边缘骨水平降低的骨吸收现象,一直以来边缘骨部位负荷过高被认为是骨吸收的主要原因,因此过去种植体的设计和选材主要依据使边缘骨组织保持低应力峰值的原则。然而,一些研究表明过低的应力水平也不利于维持骨性能。因种植体材料模量过高导致的其周围骨组织应力水平过低,进而导致骨组织废用性萎缩的现象被称为应力遮挡效应。尽管种植体的应力遮挡效应逐渐受到研究者们的重视,但目前多数口腔种植体的数值分析和仿真模拟中往往未考虑这一因素。本文利用有限元法分析种植体应力遮挡问题。基于CT图像数据建立颌骨与牙齿模型,以三牙模型的应力状态为基础,分析种植体周围骨应力状态。提出区域平均应变能密度这一指标,利用该指标有效地描述骨组织应力状态,结合Von Mises等效应力峰值分析种植体材料参数、种植体直径、长度、螺纹设计对骨组织应力状态的影响。分析获得的结论包括:(1)用模量与牙本质相近的材料制作种植体有利于周围骨组织保持健康的应力水平,有效缓解应力遮挡效应;(2)为避免骨组织发生过载,种植体的直径不宜小于颌骨颊舌宽的1/3,长度最好与牙根相近;(3)V型螺纹与较小的螺距能略微提高骨组织应力水平,使骨应力分布更均匀,但效果不明显。在此基础上,利用现有的临床植入材料设计了一种新型芯结构口腔种植体,经有限元法验证该种植体能达到较为理想的使用效果。
【图文】：

种植体,骨部

1-1 植入手术八年后的种植体，边缘骨部位骨质密度降低物力学相容性与很多因素相关。如种植体材料本身植体的几何外形，种植体受咀嚼荷载后在骨组织中接地影响这种植体的初期稳定性及长期治疗效果[4状态的影响，，设计并优化口腔种植体的结构，从而口腔种植体的长期治疗效果、长期成功率有很大意义介类型与部件一段式和两段式。两段式种植体又称埋入式种植体的种植体主体、承托牙冠的基台以及连接两部分的两次进行，在植入主体后，待种植体主体与牙槽骨骨

牙模型,颌骨,数值分析,数值模拟

3.0 格式保存，并将所存 CT 图像数据导入 MIMICS 10.0 处理。骨组织的 CT 值较高，通过设定较低的 CT 值阈值分离骨组织和肌肉组织，从而获取完整的下颌骨整体轮廓。牙齿部位的密度相对颌骨组织更高，通过设定较高的亮度阈值区分颌骨组织和牙齿部分，从而获得牙齿和骨组织的基础曲面。颌骨和牙齿的基础曲面文件保存为*.stl格式。MIMICS10.0通过设定CT值阈值判断不同区域是否符合要求，进而建立壳模型，因此初步提取的模型会出现孔洞、毛刺、曲面冲突等不规则的情况，需要进一步处理。利用 Geomagic12.0 和 SolidWorks2016 软件对曲面模型进行去噪、光滑处理，截取左下颌骨部分，生成包含三颗臼齿的三维颌骨部件，并对三颗臼齿相对应的牙齿髓腔、牙釉质、皮质骨结构进行单独的建模。三牙模型建模结果见图 2-1，颌骨主体为松质骨，外部由一层厚度约 1.5mm 的皮质骨包裹，牙齿的主体为牙本质，露出颌骨的部位有一层牙釉质保护，牙本质内部有髓腔结构。最终模型颊舌宽度约 12mm，高约 23mm，长约 30mm。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.6

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