本文關(guān)鍵詞：種植體結(jié)構(gòu)改變對種植體-骨界面應(yīng)力影響的研究

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【摘要】：目的研究改變種植體內(nèi)部結(jié)構(gòu)后其表面應(yīng)力的變化趨勢,為改善種植體-骨界面應(yīng)力集中問題,減少種植體頸部的骨吸收尋找理論依據(jù)。方法利用CAM軟件PRO Engineer分別建立實驗組種植體、傳統(tǒng)實心種植體以及仿牙槽骨塊的三維研究模型,并在此基礎(chǔ)上對實驗組種植體模型進行一系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變。采用Ansys Workbench軟件分析種植體在不同載荷工況下的種植體-骨界面等效應(yīng)力峰值、應(yīng)力帶分布的變化規(guī)律。模仿正常成人下頜骨塊的大體尺寸,利用建模軟件設(shè)計并建立一個頰舌向8mm、近遠(yuǎn)中16mm、垂直高度20mm的長方體頜骨塊三維模型,骨塊的上下層設(shè)計為3mm厚的皮質(zhì)骨區(qū)域,中間包繞松質(zhì)骨。建立的種植體模型為柱狀種植體,總直徑均為5.5mm。其中模型組A為實驗組無螺紋夾心種植體、模型組B為傳統(tǒng)實心種植體。牙槽骨方面選取較適宜種植的二類骨,并將其物理屬性值賦予牙槽骨塊模型的松質(zhì)骨區(qū)域。針對模型組A設(shè)計四部分實驗。實驗一:固定夾心層厚度,改變夾心層的泊松比(ν)及彈性模量(E),用計算機在常見材料屬性數(shù)值范圍內(nèi)隨機生成50組泊松比及彈性模量值,雙變量分析其在垂直受力及斜向45°受力工況下種植體-骨界面的最大等效應(yīng)力值(Max EQV)的變化情況,并制作相關(guān)性分析矩陣,分析兩種物理性質(zhì)對Max EQV的影響。實驗二:將所建立的九種模型分別按內(nèi)芯突出高度h及夾心層與外殼厚度比d:D兩種指標(biāo)分組。以h的大小分組,改變模型夾心層厚度(d)與純鈦外殼厚度(D)的比例,分析其在垂直及45°受力工況下不同夾心層厚度對種植體-骨界面應(yīng)力分布的影響。以d:D的比例分組,改變實驗組種植體內(nèi)芯高出種植體頸部的高度(h),分析其在垂直及45°受力工況下的應(yīng)力集中區(qū)的分布變化情況。實驗三,根據(jù)以上三個實驗數(shù)據(jù),選取Max EQV最合適的夾心層彈性模量(E)、夾心層與外殼厚度比d:D及內(nèi)芯突出骨面的h值,設(shè)計模型A、模型B的對比實驗,分析新型夾心種植體與傳統(tǒng)實心種植體在垂直受力、45°受力及咀嚼模擬受力工況下的應(yīng)力分布及Max EQV變化規(guī)律。結(jié)果成功建立了頜骨骨塊及A、B兩組種植體模型,模型組A為對種植體進行了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變,增加了夾心層結(jié)構(gòu),包含d:D分別為1:2、1:1、2:1以及h=0mm、h=2mm、h=3mm的九種種植體模型,模型組B為傳統(tǒng)種植體對照組,包含h=0mm、h=2mm、h=3mm的三種實心種植體。分別將其與所建立的矩形頜骨骨塊成功地進行了模型裝配。實驗一:50組隨機值中,ν=0.33;E=10505MPa為Max EQV最小值出現(xiàn)時的夾心層屬性。而相關(guān)性矩陣顯示彈性模量對總應(yīng)力影響較大,泊松比影響較小。在此基礎(chǔ)上,進一步設(shè)計了固定泊松比數(shù)值(0.33),改變彈性模量的單變量隨機數(shù)研究。發(fā)現(xiàn)Max EQV隨夾心層E的增加呈線性增長。實驗二:按h分組:h=0mm的模型組,垂直受力及45°受力工況下3種厚度比例的A組模型的種植體-骨界面Max EQV均比B組模型高。h=2mm的模型組,在垂直受力工況下,d:D=1:2的模型Max EQV最小;45°受力工況下,d:D=2:1模型的Max EQV最小。按d:D分組:除d:D=1:1組垂直受力工況下的h=3mm的模型Max EQV較低外,h=2mm的模型在其他受力工況下Max EQV均最低。實驗三:選取d:D=2:1,h=2mm,夾心層E=9500MPa,ν=0.33賦予模型A,形成模型A10,模型B為實心傳統(tǒng)種植體作對照。在垂直加載、45°受力加載及咀嚼模擬加載三種受力工況下模型A10的Max EQV均比模型B低。結(jié)論根據(jù)本實驗所進行的種植體的結(jié)構(gòu)改變,可改善種植體-骨界面的應(yīng)力分布,降低應(yīng)力峰值,可在更大范圍內(nèi)降低由應(yīng)力引起的骨皮質(zhì)吸收的風(fēng)險,延長種植體的遠(yuǎn)期使用壽命,具有一定的臨床應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R783.6

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本文編號：1240032