牙种植体系统的生物力学有限元分析

摘要

种植义齿因具有传统活动义齿、固定义齿无法比拟的优势，在近十几年中得到了长足的发展，得到越来越多的患者的认可。虽然种植修复具有高达90％以上的远期成功率，但临床上仍不时有种植修复失败病例的报道，包括紧固螺钉的折断、种植体的松动甚至脱落等，而颌骨局部负荷过大引起的种植体周围骨吸收是造成种植修复失败的主要原因之一。种植修复的成功除了要求其具有良好的生物相容性外，还要具备良好的生物力学相容性，从而保障种植修复的远期成功率。
　　本实验应用Solidworks软件，绘制种植体、骨密质与骨松质、牙冠修复体、种植体—基台连接系统的三维实体模型，应用布尔运算操作，准确建立颌骨种植窝模型。使用Ansy Workbench和Solidworks软件的无缝双向参数传递功能，建立可随种植体宏观结构参数自适应改变的种植体骨块三维有限元模型，使得不同参数种植体有限元分析的高效性和准确性得到了提升。
　　本文从生物力学角度，对种植体的直径、长度和螺纹形态等参数进行有限元分析，并对种植体—基台连接系统的受力情况和疲劳寿命进行了研究。发现等腰梯形更适合选作螺纹结构、种植体直径比长度对颌骨的影响大、连接系统结合处疲劳安全系数低等结论，最后将这些模拟结果与国内外学者的一些实验结论进行了对比验证。
　　总之，本文从几何模型的高精度建立开始，对种植体的几个基本参数及种植体—基台连接系统进行了研究，发现一些有益的经验和结果，为后续的深入研究奠定了一定的基础，同时为设计开发和临床选择种植体提供了一定的参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 有限元法在种植生物力学中的应用

1．3 模拟软件的选用

1．4 种植系统参数的生物力学影响

1．4．1 种植体骨结合理论和初期稳定性

1．4．2 种植体直径和长度的研究现状

1．4．3 种植体螺纹的研究现状

1．4．4 种植体连接系统的研究现状

1．4．5 种植体的表面处理

1．5 课题研究的目的和意义

1．6 课题研究的内容和技术路线

第2章 种植体及下颌骨骨块模型的建立

2．1 牙种植体有限元建模手段的进展

2．2 牙种植体有限元建模手段的发展趋势

2．3 牙种植体系统几何模型的建立

2．3．1 实验设备

2．3．2 种植体和牙冠实体模型的建立

2．3．3 种植体和下颌骨骨块实体模型的装配

2．4 有限元模型的建立

2．4．1 SolidWorks和Ansys的无缝连接

2．4．2 网格划分

2．4．3 实验参数设置和模型的简化

2．5 小结

第3章 种植体螺纹形状的静力分析

3．1 材料和方法

3．2 材料生物力学参数

3．3 接触方式的设定

3．4 载荷的设定和单元的划分

3．5 模拟结果

3．5．1 模型整体应力分布

3．5．2 颌骨的应力分布

3．5．3 颌骨的变形分析

3．5．4 颌骨应力峰值和变形峰值分析

3．6 讨论

3．7 小结

第4章 种植体直径和长度的静力分析

4．1 材料和方法

4．2 材料生物力学参数

4．3 接触方式的设定

4．4 单元的划分和载荷的设定

4．5 模拟结果

4．5．1 垂直载荷下颌骨的应力和变形

4．5．2 侧向载荷时颌骨的应力和变形

4．6 讨论

4．7 小结

第5章 种植体连接系统的应力和疲劳分析

5．1 种植体连接系统的应力分析

5．1．1 材料和方法

5．1．2 材料生物力学参数

5．1．3 接触方式的设定

5．1．4 单元的划分和载荷的设定

5．1．5 模拟结果

5．2 种植体连接系统的疲劳分析

5．2．1 循环载荷和S-N曲线

5．2．2 模拟结果

5．3 讨论

5．4 小结

第6章 总结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文