仿生种植牙模型的三维有限元研究

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1、仿生种植牙模型的三维有限元研究作者：王宗篪，庄国铭，谢培庆，赖森财【关键词】牙种植；牙周膜；牙模型；有限元分析；牙应力　　摘要:目的研究仿生种植牙、天然牙和骨性结合种植体3种模型骨界面上的应力分布，从理论上探讨种植体的新模型。方法应用螺旋CT对上颌中切牙标本进行扫描，分别建立仿生种植牙、天然牙和骨性结合种植体模型，对3个模型施加同样的载荷，应用SuperSAP93软件，计算出天然牙周膜和仿生牙周膜以及3种模型骨界面上的应力分布。结果仿生牙周膜和天然牙周膜内外表面应力的变化趋势相同；骨性结合种植体模型骨界面上在颈部出现应力集中；仿生种植牙和天然牙2个模型骨界面上最大V

2、onMises应力从颈部到根端的变化比较均匀，没有出现颈部应力集中现象。结论引入仿生牙周膜能起到天然牙周膜的生物力学功能，它能实现牙合力的分散和减缓作用，使仿生种植牙骨界面上的应力分布比较均匀，从生物力学相容性上说明了仿生种植牙模型的可行性。　　关键词:　牙种植；牙周膜；牙模型；有限元分析；牙应力　　ABSTRACT:ObjectiveToresearchthestressdistributionoftheboneinterfaceofthebionicdentalimplant,naturaltoothandosseointegratedimplant,andto

3、studytheneodeloftheimplantintheory.MethodsTheshapedataofthecentralmaxillaryincisorareobtainedbyhelixCT,thenthethreedimensionalfiniteelementmodelsofthebionicimplant,naturaltoothandosseointegratedimplantcanbesetup,respectively.Stressdistributionofthenaturalperiodontalmembrane,bionicperio

4、dontalmembraneandtheboneinterfaceofthethreemodelsarecalculatedoutbySuperSAP93,eloadexertedtothethreemodels.ResultsThestresschangeoftheinsideandoutsidesurfaceofthenaturalperiodontalmembraneandbionicperiodontalmembraneisinthesametendency.Thestressconcentrationappearsinthecervixoftheosseo

5、integratedimplant.ThemaximumVonMisesstressplantandthenaturaltoothchangesevenlyfromthEircervixtothEIrroots,thestressconcentrationdoesn'tappearinthecervix.ConclusionThebionicperiodontalmembranehasthesamefunctionasthenaturalperiodontalmembrane.Ithasthedispersingandcushioningactionagainsts

6、tress,anditmakethestressoftheboneinterfaceofthebionicimplantdistributeevenly.　　KEYATOMSensation4，德国Seimens公司）对标本进行断层扫描，断面与牙长轴垂直。扫描的层间距为0.5mm，层厚0.5mm（层间损失小，可忽略不计），得到46幅二维扫描断层图像，再按　　2.33种模型骨界面应力分布　　仿生种植牙和天然牙两种模型骨界面上最大VonMises应力沿牙长轴方向的变化都比较均匀，天然牙在骨界面上应力变化幅度为Δσvom=3.92MPa，而仿生种植牙骨界面上的应力变化幅度

7、仅为Δσvom=1.65MPa。骨性结合种植牙模型骨界面上最大VonMises应力沿牙长轴方向变化是递减的。从牙根中部到牙根端部的应力降低比较平缓，降低幅度只有10%左右，表明牙根中部到牙根端部的应力逐渐降至比较低的水平。从颈部至牙根中部的应力降低幅度比较大，达到63%，颈部附近区域出现应力集中现象，颈部处应力最大，达到23.11MPa，它与天然牙相比该处应力增加幅度为238.86%（图3）。　　2.4仿生膜取不同弹性模量的仿生种植牙模型骨界面应力分布　　仿生种植牙模型中仿生牙周膜取不同弹性模量其骨界面上最大VonMises应力沿牙长轴方向的变化也不同。在颈部和