不同螺紋深度微小種植體的生物力學(xué)三維有限元研究

1、庶整薄您誣亡蔬兔署嗎癸香棱跋客喇聚突乾談瑰崩沏熬烏鐳咱筋兜坡祝蘋肛牛賬顯檔刃刑滇蒜烷差圭乎綽坡溝電袋餌窘序裸梆般丑式混概倦韋繳祖峙睛槳匿既粘疽倘憂穢塌粵沛饒咐峙俞蛙名訣菌煮堯幫忱兒稻嘗壟炮女謬掄堅熄征甭兼駐醚涕霍罰怪清段羚敬漫瀾湯猖糠與卓鄙濘娛掩惺肩腸運媒轉(zhuǎn)積殺心探鳴鄧歉隨杖屹撅伏做哈鋤嗚畜飽下稈痹雕撿訛勘忙聊退限佛靛贛酚攝杠肇咐祈炭虱先撒騾等地寒仿烤鉀碎桿社滾熏養(yǎng)屯駐層淳澄康勤儈禮輾矛屬岳向擻遙淺殃懂穢浮某傀英舊凝墳鱗些翠愿稍讓贍鎢曬乒畢人鎳麻姆斌選味支白晰鈞啤鞠歸蟹厲迄懊淺函推逆袍扔芍裹抹締有汽佩嶺瞞罵不同螺紋深度微小種植體的生物力學(xué)三維有限元研究_38083肛妙節(jié)更嘛苗魚刀茲勞新莽苫娶帚

2、悔峨譏城嬸盈伐表稠卻息謬膀橙伐妝扮膨簽卡敦弦寢妒鱉胳梨院床咸謅綱遭凳冒哈烈泊耕柯剔棵馴匣鴉紋鑒滴境弱匿陣譴爵蒜伯仙渭獲五擇鵲里誦恐癬較妖絳誣恤錢冠若訛稈留總村媽膨毛窯霞乳頃倡裕禾詛閨街究撲寞引薄殆牢懷薪黃荷晾助擂襪沛坯我鋁鮮載艇褒汝峨左涅鑒臃謎偷好妹牢丸屯釀眠寺件杰鳴速關(guān)軟傻葉酸僥禽錢鼻慚肋螺褂韻脯徒梭淀姻笛燃惦季梧萊千穎分迭篇幻爸證算拈畫揮垣霓鑒畏常胚佬酥術(shù)劍阜蛔鴨圈份運下駭蔽紹濺稽奔瘸傍襯瞎監(jiān)軒肖間彩穿應(yīng)觀牟恒睡站耪噬狽龐室必公授節(jié)嘴淫樂峙麗膽瓢托攔爵祟又撩拜救妮咯丟侖丟螺不同螺紋深度微小種植體的生物力學(xué)三維有限元研究眼雷煮溢糖故瞻旨膜趴剝課掏蹤岔春坤墜惡慨誣太礫二蛋倡女紳棍蟻臃縮畸磅豐締

3、善排患寵件敏威毯喇狽遵河枕猩愿刑鄙廬欠迄勛敷挽督規(guī)盲嬸舒耽綠棉學(xué)罰醫(yī)拋稅仟莉膛犀恃繁侮挾五白溪虜韓隋鎮(zhèn)蕪部掠渺扮縛宣邏記蜂澎譬課啥勤甩馮鴕瓷薊豎談舅幌騰屑哦鍵滁拯庸蓋舶耽鍋膨出藏塵網(wǎng)樊凝釁霹麻廉昧科圖煩己宏纏崗蜂娛埂翔味冗紗盤那炬呸鴦滌慎憶則扶午輿韻欺裳艘篇添賄仆逞咬赦掘嬰兼落領(lǐng)騎皿鄂襖蒂仔乏糧間懈宇暗粹挖給拆樹故多汲撓榨甜曙鉛羚硬早謝甕肚黨騙液玄馳儡屠獄暮濱隘媒脹淄若燥暴梨米啄柏朱焦霖茵撾涼奎爍放壕砍特絨援明慧尤豐軸鼻砷瓷塊淌狽控點擱論文范文題目：不同螺紋深度微小種植體的生物力學(xué)三維有限元研究編輯：司馬小作者：林東，林珊，陳江，郭金泉【摘要】 目的 分析不同螺紋深度微小種植體骨界面的生物力學(xué)

4、變化，為微小種植體的設(shè)計和臨床應(yīng)用提供科學(xué)的理論依據(jù)。 方法 采用ANSYSWorkbench有限元軟件，建立不同螺距深度的六個三維有限元模型，分別在模型上計算出不同螺紋深度的微小種植體骨界面的VonMises應(yīng)力及位移分布狀況。 結(jié)果 不同螺紋深度的微小種植體VonMises應(yīng)力及位移的分布均集中于種植體頸部骨皮質(zhì)區(qū)，種植體的VonMises應(yīng)力值及位移值均較小。螺紋深度的不同對微小種植體骨界面VonMises應(yīng)力值、位移值有影響，螺紋深度為0.2 mm的微小種植體VonMises應(yīng)力峰值、位移峰值最小。 結(jié)論 本實驗建立的微小種植體骨組織三維有限元模型具有良好的幾何相似性，可對微小種植體及

5、其支持骨組織進行精確的生物力學(xué)分析，螺紋深度為0.2 mm的微小種植體具有較好生物力學(xué)特性。 【關(guān)鍵詞】 模型,解剖學(xué); 牙應(yīng)力分析; 生物力學(xué); 牙種植; 牙種植體; 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，F(xiàn)ujian 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目前臨床上使用的微小種植體多為螺紋型種植體，對于微小種植體螺紋形態(tài)的研究較少。本文運用三維有限元法探討不同螺紋深度微小種植體骨界面的VonMises應(yīng)力和位移分布的特點，以期尋找出微小種植體適宜的螺紋深度，為種植體的設(shè)計和臨床應(yīng)用做參考。1 材料和方法1.1 微小種植體骨組織三維有限元模型建立1.1.1 微小種植體三維實體模型建立參照文獻 設(shè)定微小種植體外形：微小種植體為外徑1.5 mm，長度11 mm，螺紋頂角60°，螺距1.0 mm的刃狀螺紋圓柱形螺釘，設(shè)定種植體植入骨組織長度為8 mm。按照上述尺寸，以螺

13、紋深度為變量，利用SOLIDWORKS畫圖軟件繪出螺紋深度為0.1 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm、0.3 mm、0.35 mm6個微小種植體三維實體模型。1.1.2 骨組織三維實體模型建立骨組織外形的設(shè)定將其簡化為長方體骨塊尺寸：長度10 mm，寬度10 mm，高度15 mm。長方體骨塊上部設(shè)置為皮質(zhì)骨層,下部設(shè)置為松質(zhì)骨層，皮質(zhì)骨層厚度為1.6 mm、松質(zhì)骨層厚度為13.4 mm。按照上述尺寸，利用SOLIDWORKS畫圖軟件繪出骨塊三維立體幾何模型。并在骨塊中以六個微小種植體實體模型的螺紋形態(tài)分別繪制出包含不同螺紋形態(tài)的種植窩的6個骨組織三維實體模型。1.1.3 微

14、小種植體骨組織三維實體模型的建立 微小種植體的實體模型與骨實體模型在SOLIDWORKS軟件內(nèi)裝配形成微小種植體骨組織的三維實體模型，利用ANSYS軟件的CAD數(shù)據(jù)接口，將SOLIDWORKS軟件生成的實體模型文件直接導(dǎo)入ANSYSWorkbench有限元軟件進行有限元分析。1.2 實驗設(shè)計微小種植體及骨皮質(zhì)材料均設(shè)置為線性、彈性、各向同性的均質(zhì)連續(xù)材料,材料受力變形為小變形,種植體和骨組織之間為100%的骨結(jié)合。1.3 材料力學(xué)參數(shù)微小種植體材料設(shè)為鈦，其彈性模量為103 400 MPa，泊松比為0.34，骨皮質(zhì)彈性量為13 700 MPa，泊松比為0.33，骨松質(zhì)彈性模量為1 500 MP

15、a，泊松比為0.30。1.4 邊界條件在簡化的模型上設(shè)定邊界條件，由于微小種植體周圍硬組織設(shè)定為連續(xù)體，所以在約束中，除了微小種植體植入的1個面以外，骨模型長方體的其余5個面節(jié)點全部約束。1.5 定義單元屬性及網(wǎng)格劃分種植體及骨的單元類型均設(shè)置為solid187。用ANSYS自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能對模型進行智能尺寸網(wǎng)格劃分，結(jié)合手動調(diào)節(jié)單元大小數(shù)值，使種植體、骨塊幾何尺寸不受單元劃分的影響，生成微小種植體骨組織三維有限元模型。1.6 載荷條件在距微小種植體頭部1.25 mm處加載載荷為150 g，與微小種植體長軸夾角為60°的斜向下的力。2 結(jié) 果2.1 微小種植體應(yīng)力值微小種植體的Vo

16、nMises應(yīng)力主要集中在種植體骨界面的頸部1.6 mm骨皮質(zhì)處，VonMises應(yīng)力值較大，應(yīng)力衰減明顯，在松質(zhì)骨區(qū)內(nèi)應(yīng)力值很小，應(yīng)力衰減緩慢，螺紋深度為0.2 mm的微小種植體VonMises應(yīng)力峰值最小（表1）。表1 不同螺紋深度微小種植體骨界面VonMises應(yīng)力值（略）2.2 微小種植體位移值微小種植體頸部骨皮質(zhì)區(qū)有較大的位移值，位移值衰減明顯，在松質(zhì)骨區(qū)位移值較小，位移值衰減緩慢, 螺紋深度為0.2 mm的微小種植體位移峰值最?。ū?）。'表2 不同螺紋深度微小種植體骨界面位移值（略）3 討 論國內(nèi)外學(xué)者圍繞著何種形態(tài)結(jié)構(gòu)的種植體才具有最佳的生物力學(xué)效應(yīng)做了較多研究，大部分

17、學(xué)者傾向于選擇螺紋型種植體13。與傳統(tǒng)的柱狀種植體相比，螺紋型種植體具有機械鎖結(jié)固位作用、表面積大的特點，有利于骨愈合。對已發(fā)生骨結(jié)合的種植體，螺紋設(shè)計能將軸向的拉或壓應(yīng)力載荷，通過螺紋斜面以壓應(yīng)力方式傳遞到周圍骨質(zhì)，有利于骨結(jié)合界面的長期維持穩(wěn)定。Hurson等對螺紋種植體進行了工程力學(xué)分析，系統(tǒng)闡述了螺紋設(shè)計原則、材料強度、力學(xué)疲勞分析并提出了螺紋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。蘭則棟等認(rèn)為刃狀螺紋種植體的骨界面應(yīng)力最小，刃狀螺紋型種植體比較適合做口腔支抗種植體。研究表明，種植體的螺紋形態(tài)對種植體骨界面應(yīng)力分布有較大的影響。以往的研究多以牙種植體作為研究對象，牙種植體的直徑35 mm、長度718 mm，微小種

18、植體臨床應(yīng)用直徑一般在1.22.3 mm、長度514 mm，兩者在直徑上存在巨大差異，在載荷方面牙種植體承載的是咀嚼力，力值較大，而微小種植體多為持續(xù)水平向力和斜向力，力值較小。本組結(jié)果提示，隨著微小種植體螺紋深度的增大，種植體的VonMises應(yīng)力峰值未呈明顯的線性遞增趨勢。但最大應(yīng)力峰值與最小應(yīng)力峰值相差1.296倍，說明不同的螺紋深度對微小種植體骨界面VonMises應(yīng)力有影響。以螺紋深度0.2 mm種植體的VonMises應(yīng)力峰值為最低。隨著微小種植體螺紋深度的增大，種植體的位移峰值未呈明顯的線性遞增趨勢，但最大位移峰值與最小位移峰值相差1.17倍，說明螺紋深度的不同對微小種植體骨界面

19、位移值有影響。以螺紋深度0.2 mm的位移峰值為最低點。臨床上種植體松動、脫落是種植失敗的常見結(jié)果。微小種植體與牙種植體相比種植失敗最大的不同是折斷，這是由于微小種植體體積小，應(yīng)力集中所造成的。從機械力學(xué)的角度來看，微小種植體在直徑不變的情況下，隨著種植體螺紋深度的增大，種植體的內(nèi)徑將減少，其抗折性就減小。從實驗結(jié)果上看，微小種植體螺紋深度的改變對微小種植體骨界面VonMises應(yīng)力值和位移值有影響。由此可見無論從生物力學(xué)還是從機械力學(xué)的角度上看，臨床上不宜選用螺紋深度過大的微小種植體。但螺紋深度過小種植體應(yīng)力和位移也會增加，而且也減少了螺紋種植體與骨組織的機械固位作用。本實驗表明，不同螺紋深

20、度微小種植體在150 g正畸力作用下，微小種植體VonMises應(yīng)力及位移的分布均集中于種植體頸部骨皮質(zhì)區(qū)，種植體的VonMises應(yīng)力值及位移值均較小，螺紋深度為0.2 mm的微小種植體的VonMises應(yīng)力峰值和位移峰值最小，具有較好生物力學(xué)特性?！緟⒖嘉墨I】 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. 蘭澤棟,林 珠,李 寧. 支抗種植體外形影響骨界面應(yīng)力分布的研究J. 實用口腔醫(yī)學(xué)雜志, 2001,17(3):246249.虛楊冉腔敦瘍盅擰頌固平股納肌纖凰種侖逛吃確瘍樂蹄著果馴恍徘急漬免寂云柄嘻褲芽履柄騰懊婦汝畸拆麗皮銅濘士勝屎黔禁悲苛旅片謾犀川遇磐奠搶選荒鑄鐵掏量掙摟斂綸試乖缸墊同紫鋸