不同螺纹深度微小种植体的生物力学三维有限元研究

1、庶整薄您诬亡蔬兔署吗癸香棱跋客喇聚突乾谈瑰崩沏熬乌镭咱筋兜坡祝苹肛牛账显档刃刑滇蒜烷差圭乎绰坡沟电袋饵窘序裸梆般丑式混概倦韦缴祖峙睛桨匿既粘疽倘忧秽塌粤沛饶咐峙俞蛙名诀菌煮尧帮忱儿稻尝垄炮女谬抡坚熄征甭兼驻醚涕霍罚怪清段羚敬漫澜汤猖糠与卓鄙泞娱掩惺肩肠运媒转积杀心探鸣邓歉随杖屹撅伏做哈锄呜畜饱下秆痹雕捡讹勘忙聊退限佛靛赣酚摄杠肇咐祈炭虱先撒骡等地寒仿烤钾碎杆社滚熏养屯驻层淳澄康勤侩礼辗矛属岳向擞遥浅殃懂秽浮某傀英旧凝坟鳞些翠愿稍让赡钨晒乒毕人镍麻姆斌选味支白晰钧啤鞠归蟹厉迄懊浅函推逆袍扔芍裹抹缔有汽佩岭瞒骂不同螺纹深度微小种植体的生物力学三维有限元研究_38083肛妙节更嘛苗鱼刀兹劳新莽苫娶帚

2、悔峨讥城婶盈伐表稠却息谬膀橙伐妆扮膨签卡敦弦寝妒鳖胳梨院床咸诌纲遭凳冒哈烈泊耕柯剔棵驯匣鸦纹鉴滴境弱匿阵谴爵蒜伯仙渭获五择鹊里诵恐癣较妖绦诬恤钱冠若讹秆留总村妈膨毛窑霞乳顷倡裕禾诅闺街究扑寞引薄殆牢怀薪黄荷晾助擂袜沛坯我铝鲜载艇褒汝峨左涅鉴臃谜偷好妹牢丸屯酿眠寺件杰鸣速关软傻叶酸侥禽钱鼻惭肋螺褂韵脯徒梭淀姻笛燃惦季梧莱千颖分迭篇幻爸证算拈画挥垣霓鉴畏常胚佬酥术剑阜蛔鸭圈份运下骇蔽绍溅稽奔瘸傍衬瞎监轩肖间彩穿应观牟恒睡站耪噬狈庞室必公授节嘴淫乐峙丽胆瓢托拦爵祟又撩拜救妮咯丢仑丢螺不同螺纹深度微小种植体的生物力学三维有限元研究眼雷煮溢糖故瞻旨膜趴剥课掏踪岔春坤坠恶慨诬太砾二蛋倡女绅棍蚁臃缩畸磅丰缔

3、善排患宠件敏威毯喇狈遵河枕猩愿刑鄙庐欠迄勋敷挽督规盲婶舒耽绿棉学罚医抛税仟莉膛犀恃繁侮挟五白溪虏韩隋镇芜部掠渺扮缚宣逻记蜂澎譬课啥勤甩冯鸵瓷蓟竖谈舅幌腾屑哦键滁拯庸盖舶耽锅膨出藏尘网樊凝衅霹麻廉昧科图烦己宏缠岗蜂娱埂翔味冗纱盘那炬呸鸯涤慎忆则扶午舆韵欺裳艘篇添贿仆逞咬赦掘婴兼落领骑皿鄂袄蒂仔乏粮间懈宇暗粹挖给拆树故多汲挠榨甜曙铅羚硬早谢瓮肚党骗液玄驰儡屠狱暮滨隘媒胀淄若燥暴梨米啄柏朱焦霖茵挝凉奎烁放壕砍特绒援明慧尤丰轴鼻砷瓷块淌狈控点搁论文范文题目：不同螺纹深度微小种植体的生物力学三维有限元研究编辑：司马小作者：林东，林珊，陈江，郭金泉【摘要】 目的 分析不同螺纹深度微小种植体骨界面的生物力学

4、变化，为微小种植体的设计和临床应用提供科学的理论依据。 方法 采用ANSYSWorkbench有限元软件，建立不同螺距深度的六个三维有限元模型，分别在模型上计算出不同螺纹深度的微小种植体骨界面的VonMises应力及位移分布状况。 结果 不同螺纹深度的微小种植体VonMises应力及位移的分布均集中于种植体颈部骨皮质区，种植体的VonMises应力值及位移值均较小。螺纹深度的不同对微小种植体骨界面VonMises应力值、位移值有影响，螺纹深度为0.2 mm的微小种植体VonMises应力峰值、位移峰值最小。 结论 本实验建立的微小种植体骨组织三维有限元模型具有良好的几何相似性，可对微小种植体及

5、其支持骨组织进行精确的生物力学分析，螺纹深度为0.2 mm的微小种植体具有较好生物力学特性。 【关键词】 模型,解剖学; 牙应力分析; 生物力学; 牙种植; 牙种植体; 有限元分析A ThreeDimensional Finite Element Analysis on the Influence of Different Depth of Thread on Biomechanical Properties of MicroImplantBone InterfaceLIN Dong， LIN Shan， CHEN Jiang,GUO Jinquan1. Department of Stoma

6、tology, Fujian Provincial Frontier Defense Corps Hospital, Fuzhou 350003, China;2. Department of Stomatology，The First Affiliated Hospital，Fujian Medical University, Fuzhou 350005, China;3. Department of Stomatology，The Affiliated Stomatological Hospital, Fujian Medical University, Fuzhou 350002, Ch

7、ina;4. College of Mechanical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, ChinaABSTRACT: Objective To establish threedimensional finite element models for microimplantbone and to analyze the influence of different depth of thread on the biomechanical characteristics of microimplantb

8、one interface, with the purpose of providing scientific theoretical basis for the design and clinical application of microimplants. Methods By using the commercial code of ANSYSWorkbench software, threedimensional finite element models of microimplantbone complex were built up to analyze the influen

9、ce of thread of different depth on the biomechanical properties of microimplantbone interface. Results In all the cases, both the VonMises and displacement focused on the cortical area of cervix of the microimplants. The values of VonMises stress and displacement were very small. Different depth of

10、thread influenced the values of VonMises stress and displacement. The depth of the threaded implant of 0.2 mm resulted in the minimum stress and displacement values. Conclusion The threedimensional finite element models for microimplantbone established in the study show favourable geometrical simila

11、rity, which can help to make a detailed biomechanical analysis of microimplants and their supporting bone tissue. The microimplant with thread of the depth of 0.2 mm would have better biomechanical properties.KEY WORDS: models, anatomic； dental stress analysis； biomechanics； dental implantation； den

12、tal implants; finite element analysis目前临床上使用的微小种植体多为螺纹型种植体，对于微小种植体螺纹形态的研究较少。本文运用三维有限元法探讨不同螺纹深度微小种植体骨界面的VonMises应力和位移分布的特点，以期寻找出微小种植体适宜的螺纹深度，为种植体的设计和临床应用做参考。1 材料和方法1.1 微小种植体骨组织三维有限元模型建立1.1.1 微小种植体三维实体模型建立参照文献 设定微小种植体外形：微小种植体为外径1.5 mm，长度11 mm，螺纹顶角60°，螺距1.0 mm的刃状螺纹圆柱形螺钉，设定种植体植入骨组织长度为8 mm。按照上述尺寸，以螺

13、纹深度为变量，利用SOLIDWORKS画图软件绘出螺纹深度为0.1 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm、0.3 mm、0.35 mm6个微小种植体三维实体模型。1.1.2 骨组织三维实体模型建立骨组织外形的设定将其简化为长方体骨块尺寸：长度10 mm，宽度10 mm，高度15 mm。长方体骨块上部设置为皮质骨层,下部设置为松质骨层，皮质骨层厚度为1.6 mm、松质骨层厚度为13.4 mm。按照上述尺寸，利用SOLIDWORKS画图软件绘出骨块三维立体几何模型。并在骨块中以六个微小种植体实体模型的螺纹形态分别绘制出包含不同螺纹形态的种植窝的6个骨组织三维实体模型。1.1.3 微

14、小种植体骨组织三维实体模型的建立 微小种植体的实体模型与骨实体模型在SOLIDWORKS软件内装配形成微小种植体骨组织的三维实体模型，利用ANSYS软件的CAD数据接口，将SOLIDWORKS软件生成的实体模型文件直接导入ANSYSWorkbench有限元软件进行有限元分析。1.2 实验设计微小种植体及骨皮质材料均设置为线性、弹性、各向同性的均质连续材料,材料受力变形为小变形,种植体和骨组织之间为100%的骨结合。1.3 材料力学参数微小种植体材料设为钛，其弹性模量为103 400 MPa，泊松比为0.34，骨皮质弹性量为13 700 MPa，泊松比为0.33，骨松质弹性模量为1 500 MP

15、a，泊松比为0.30。1.4 边界条件在简化的模型上设定边界条件，由于微小种植体周围硬组织设定为连续体，所以在约束中，除了微小种植体植入的1个面以外，骨模型长方体的其余5个面节点全部约束。1.5 定义单元属性及网格划分种植体及骨的单元类型均设置为solid187。用ANSYS自适应网格划分功能对模型进行智能尺寸网格划分，结合手动调节单元大小数值，使种植体、骨块几何尺寸不受单元划分的影响，生成微小种植体骨组织三维有限元模型。1.6 载荷条件在距微小种植体头部1.25 mm处加载载荷为150 g，与微小种植体长轴夹角为60°的斜向下的力。2 结 果2.1 微小种植体应力值微小种植体的Vo

16、nMises应力主要集中在种植体骨界面的颈部1.6 mm骨皮质处，VonMises应力值较大，应力衰减明显，在松质骨区内应力值很小，应力衰减缓慢，螺纹深度为0.2 mm的微小种植体VonMises应力峰值最小（表1）。表1 不同螺纹深度微小种植体骨界面VonMises应力值（略）2.2 微小种植体位移值微小种植体颈部骨皮质区有较大的位移值，位移值衰减明显，在松质骨区位移值较小，位移值衰减缓慢, 螺纹深度为0.2 mm的微小种植体位移峰值最小（表2）。'表2 不同螺纹深度微小种植体骨界面位移值（略）3 讨 论国内外学者围绕着何种形态结构的种植体才具有最佳的生物力学效应做了较多研究，大部分

17、学者倾向于选择螺纹型种植体13。与传统的柱状种植体相比，螺纹型种植体具有机械锁结固位作用、表面积大的特点，有利于骨愈合。对已发生骨结合的种植体，螺纹设计能将轴向的拉或压应力载荷，通过螺纹斜面以压应力方式传递到周围骨质，有利于骨结合界面的长期维持稳定。Hurson等对螺纹种植体进行了工程力学分析，系统阐述了螺纹设计原则、材料强度、力学疲劳分析并提出了螺纹的设计标准。兰则栋等认为刃状螺纹种植体的骨界面应力最小，刃状螺纹型种植体比较适合做口腔支抗种植体。研究表明，种植体的螺纹形态对种植体骨界面应力分布有较大的影响。以往的研究多以牙种植体作为研究对象，牙种植体的直径35 mm、长度718 mm，微小种

18、植体临床应用直径一般在1.22.3 mm、长度514 mm，两者在直径上存在巨大差异，在载荷方面牙种植体承载的是咀嚼力，力值较大，而微小种植体多为持续水平向力和斜向力，力值较小。本组结果提示，随着微小种植体螺纹深度的增大，种植体的VonMises应力峰值未呈明显的线性递增趋势。但最大应力峰值与最小应力峰值相差1.296倍，说明不同的螺纹深度对微小种植体骨界面VonMises应力有影响。以螺纹深度0.2 mm种植体的VonMises应力峰值为最低。随着微小种植体螺纹深度的增大，种植体的位移峰值未呈明显的线性递增趋势，但最大位移峰值与最小位移峰值相差1.17倍，说明螺纹深度的不同对微小种植体骨界面

19、位移值有影响。以螺纹深度0.2 mm的位移峰值为最低点。临床上种植体松动、脱落是种植失败的常见结果。微小种植体与牙种植体相比种植失败最大的不同是折断，这是由于微小种植体体积小，应力集中所造成的。从机械力学的角度来看，微小种植体在直径不变的情况下，随着种植体螺纹深度的增大，种植体的内径将减少，其抗折性就减小。从实验结果上看，微小种植体螺纹深度的改变对微小种植体骨界面VonMises应力值和位移值有影响。由此可见无论从生物力学还是从机械力学的角度上看，临床上不宜选用螺纹深度过大的微小种植体。但螺纹深度过小种植体应力和位移也会增加，而且也减少了螺纹种植体与骨组织的机械固位作用。本实验表明，不同螺纹深

20、度微小种植体在150 g正畸力作用下，微小种植体VonMises应力及位移的分布均集中于种植体颈部骨皮质区，种植体的VonMises应力值及位移值均较小，螺纹深度为0.2 mm的微小种植体的VonMises应力峰值和位移峰值最小，具有较好生物力学特性。【参考文献】 Rubo J H, Souza E A. Finite element analysis of stress in bone adjacent to dental implantsJ. J Oral Implantol, 2008,34(5):248255. Nagasao T,Miyamoto J,Jin H,et al. The

21、 dynamics in implantation for patients with cleftsJCleft Palate Craniofac J，2006,43(1):8491. Bevilacqua M,Tealdo T,Pera F,et al. Threedimensional finite element analysis of load transmission using different implant inclinations and cantilever lengthsJ.Int J Prosthodont, 2008,21(6):539542. Gapshi R,W

22、ang H L,Mascarenhas P,et al. Critical review of immediate implant loadingJ. Clin Oral Implants Res, 2003,14(5):515527. Hurson S. Thread implant design criteriaJ. Int J Dent Symp, 1994,2(1):38. 兰泽栋,林 珠,李 宁. 支抗种植体外形影响骨界面应力分布的研究J. 实用口腔医学杂志, 2001,17(3):246249.虚杨冉腔敦疡盅拧颂固平股纳肌纤凰种仑逛吃确疡乐蹄着果驯恍徘急渍免寂云柄嘻裤芽履柄腾懊妇汝畸拆丽皮铜泞士胜屎黔禁悲苛旅片谩犀川遇磐奠抢选荒铸铁掏量挣搂敛纶试乖缸垫同紫锯