种植体-基台连接结构的有限元分析及计算机研磨基台的设计研究

发布时间：2020-05-22 13:32

【摘要】：尽管种植义齿在临床使用中取得了很高的成功率,但是,早期和晚期失败的情况仍然不可避免。主要原因是由于应力集中导致种植义齿的过度负荷或感染引起。种植体系统无论从选择还是设计上,都应具备良好的生物力学特性,从而保障种植修复的远期成功率。种植体的形态、种植体长度、种植体/基台连接形式、上部结构的设计、材料的选择等诸多因素均会影响应力的分布。其中种植系统的选择是首先需要考虑,也是临床上比较容易控制的。目前,国内外市场上种植体系统种类繁多,各系统之间最大区别在于种植体-基台连接结构的不同,分析临床常用的不同种植体-基台连接结构在种植体周围骨组织的应力分布,揭示各种连接方式对种植体及周围骨组织的力学影响,从中寻找出最佳结构的基台与种植体的连接方式,对提高种植义齿的临床成功率有重要意义。已有文献对种植义齿结构生物力学传递特性的研究多为离散的或单因素的比较分析,对临床选择并不具有充分的指导意义。本研究采用有限元方法对国际市场上使用最广泛、较典型的七种种植体-基台连接方式进行分析比较,为临床医师提供选择参考;同时使用CAD/CAM技术自主设计开发国产种植体系统的计算机研磨基台,改善国产种植体系统种植体-基台连接的稳定性,实现个性化美学修复的目的,并采用有限元方法分析比较传统角度基台和计算机研磨基台应力分布差异,为国产种植义齿的设计及改进提供理论与实验依据。实验一基于逆向工程的种植体系统精确建模实物种植体的数字化建模是种植系统有限元分析的重要基础。本研究综合利用三维光栅投影光学测量种植体曲面数据与平面影像测量细节特征相结合的方法,有效获取种植体点云数据。采用基于点云数据的数据处理、区域分析、特征拟合、形态建模的方法,完成七种典型种植体系统实物的精确建模。实验二种植体-基台连接结构的有限元分析运用ABAQUS软件对已建好的七种国际著名种植体系统种植体-基台连接结构进行有限元分析,对不同连接方式的种植体-基台模型施加相同的实验条件,得到五种垂直、五种水平、五种周期载荷下,七种连接方式的种植体-基台界面的应力分布情况。得出如下结论 1.莫氏锥度连接种植体系统种植体-基台连接处应力集中,但基台螺丝应力很小。 2.莫氏锥度式平台转移种植体系统(Ankylos)种植体及基台应力水平高于双六角12边式平台转移种植体系统(3i)。 3.外六角连接紧固螺丝应力集中,易折断。内六角内圆锥混合式紧固螺丝连接应力水平较内八角、内三瓣、内六角低。 4.内三瓣式连接种植体凹陷处及基台的三个凸轮处应力集中。 5.水平载荷作用下种植体-基台连接各部件的应力显著增大,应尽量减少种植义齿的水平载荷。实验三种植体-基台整体在齿槽骨内的有限元应力分析建立了七种不同结构的种植体系统骨模型,施加递增的五种垂直载荷、五种水平载荷、五种周期性载荷,使用ABAQUS软件进行有限元分析,得到七种不同连接方式的种植体-基台整体在颌骨中的应力分布情况,进行比较分析,得出如下结论: 1.非轴向载荷对种植体周围骨组织应力分布影响显著。 2. Anklos,3i种植体系统可以减低种植体周围骨组织的应力集中,有利于种植体周围支持骨的保存,延长种植体的使用寿命。 3. Bego内六角内圆锥混合式结构优于外六角、内三瓣、内六角及内八角结构。实验四计算机研磨基台数字化设计研究采用数字化设计技术,测量获取患者的愈合基台数字模型,基于特征匹配技术定位种植体,通过提取患者邻牙、牙龈等形态特征,对基台的颈缘、角度、肩台进行个性化设计,完成一例患者的计算机研磨基台的设计过程。实验五计算机研磨基台和传统基台的有限元研究通过有限元法分析比较计算机研磨基台和常规20°角度基台的应力分布差异,发现计算机研磨基台应力均匀分布,能较好地抵抗侧向力和剪切力。综上所述,本研究在逆向工程精确建模的基础上,使用ABAQUS有限元分析软件,对国际上常用的七种典型种植体系统在15种载荷条件下进行分析比较,揭示各种连接方式对种植体及周围骨组织的力学影响,评判不同结构的优劣,为使用者提供选择参考。同时自主研发设计国产种植体系统的计算机研磨基台,改善国产种植体-基台连接稳定性,实现种植义齿个性化的美学修复。
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三维影像,测量设备,美国,有效行程

南京医科 CaMega 机械系统主要技术参数可动轴数 5有效行程（mm） 150 ，300 ，500有效行程（度） -180 ～ +180（mm×mm×mm） 900×400×600～1500×800×100身重量（kg） 65～200工作环境 220V 150VA～300VA备的精度、光线遮挡等因素无法有效获取种植体的据信息，，本实验采用美国 OGP 三维影像测量仪作 1-3）。该设备具有超强功能的视频测量系统。主要：种植体-基台连接结构的有限元分析及计算机研磨基台的设计研究

模型图,点云,模型,医科大

南京医科大模基台点云获取捕获的变形光栅条纹的数字图像经过解码算法处理,计算数据点,由多视角测量拼合后形成一个完整的物体点云模量 10 万左右,单副测量精度 0.020mm。库 2011年第12期医药卫生科技辑
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R783.6

【参考文献】