基于聚醚醚酮网重建上颌骨缺损的有限元分析

摘要

背景:聚醚醚酮的弹性模量与骨组织接近,可作为良好修复颌骨缺损的骨科植入材料。目的:建立不同厚度及孔径的个性化聚醚醚酮支架网数字化模型,利用有限元分析其Von Mises应力、Von Mises应变分布。方法:提取1例右上中切牙缺失并伴有颌骨缺损患者的颌骨锥形束CT数据,以对侧正常颌骨形态为模板,通过镜像重建右上颌骨缺损区三维模型;分别设计厚度0.5,0.6 mm的聚醚醚酮网,每种厚度又设计4种孔径,分别为0,0.25,0.35,0.45 mm,建立聚醚醚酮网植入修复右上颌骨缺损区三维模型,将100 N载荷加载于牙槽嵴顶对应的聚醚醚酮网上,进行有限元力学分析。结果与结论:①牙槽嵴顶部为Von Mises应力的主要集中区;随厚度的增加,聚醚醚酮网Von Mises应力的集中面积明显减少;不同厚度聚醚醚酮网的最大Von Mises应力随着网孔径的增大而增大,其中厚度0.6 mm组中0 mm与0.25 mm孔径聚醚醚酮网的最大Von Mises应力与其屈服强度比值分别为0.92,0.97,其余各组均>1;②牙槽嵴顶部为Von Mises应变的主要集中区;随厚度的增加,聚醚醚酮网的Von Mises应变集中区面积减少;当孔径由0 mm增大到0.25 mm后,聚醚醚酮网的应变变化量为负值;当孔径分别由0.25 mm增大到0.35 mm、0.35 mm增大到0.45 mm后,聚醚醚酮网的应变变化量为正值;③结果显示,通过分析最大Von Mises应力可知,厚度0.6 mm组中无孔和0.25 mm孔径的聚醚醚酮网满足力学性能要求;通过分析最大Von Mises应变发现,厚度为0.6 mm、孔径为0.25 mm的聚醚醚酮网最稳定,受力时不易发生塑性形变。