種植體不同植入角度和不同骨皮質厚度對其穩(wěn)定性影響的三維有限元分析.pdf

1、目的:利用Pro／ENGINEER4.0軟件,建立具有和臨床相似特性的種植體、骨皮質、骨松質三維實體模型。以三維有限元方法分析種植體支抗在不同植入角度及不同骨皮質厚度變化下對其穩(wěn)定性的影響、以及種植體在骨塊中的應力、應變規(guī)律,為種植體的臨床選擇提供科學依據。
　　 方法:1.應用Pro\E4.0軟件,建立骨松質、種植體及不同厚度骨皮質的實體模型,骨皮質實體模型厚度以1mm-8mm為變化范圍,每1mm為遞增單位,共8個實體模型。利

2、用Pro\E4.0軟件裝配功能把種植體以30°、45°、60°、75°、90°分別組裝在包含骨皮質、骨松質的骨塊上,共計40個工況,以.sat格式導出保存。2.把.sat文件直接輸入MSC.Patran前處理并對三維模型劃分網格,局部細化,生成.iges格式文件。3.利用MSC.Marc.Mentat有限元分析軟件設定種植體、骨皮質、骨松質的材料參數；骨皮質、骨松質、種植體的接觸關系；模擬種植釘在骨塊的約束條件:約束骨皮質與骨松質的骨塊

3、的4個邊角定義其X、Y、Z軸自由度為零；種植體頸部中心點處施加與頜骨骨塊平行的200g正畸力。比較分析不同角度和不同骨皮質厚度對種植體穩(wěn)定性的影響,計算每種工況在受力情況下三維有限元模型每個節(jié)點應力、應變數據。采集具有代表性的Von Mises應力來分析每個工況應力變化并繪制應力折線圖、應力分布云圖。
　　 結果:1.獲得精確細致的種植體、骨皮質、骨松質三維幾何模型,網格劃分準確合理;其重建生物模型的形態(tài)相似性好；模型適用性強；

4、力學特性體現(xiàn)準確性高。2.在保證種植體在骨塊外的有效長度前提下發(fā)現(xiàn)種植體越傾斜植入越會縮短種植體在骨塊的有效長度。3.在40組工況中,Von Mises應力變化范圍主要在35.9MPa-12.6MPa之間,這個范圍相對安全,不會引起骨皮質的吸收及破壞。4.分析Von Mises應力發(fā)現(xiàn)角度對應力的影響大多是30度>45度>90度>60度>75度。5.Von Mises應力變化是隨骨皮質厚度的增加而下降。
　　 結論:1.實驗方法

5、可靠,結果正確,分析指標選擇合理,結果真實。2.種植體在骨皮質厚度相同的情況下,植入角度為30度、45度時,因傾斜角度過小導致種植釘植入骨皮質有效長度縮短,而90度太過直立植入骨皮質減少,這兩種情況都會導致應力過于集中不利于種植釘的穩(wěn)定性。而60度、75度既充分利用了骨皮質支抗,又減少局部應力過大,提示臨床選擇60度-75度左右的角度進行操作更好。3.相同植入角度在不同骨皮質厚度的情況下,Von Mises等效應力隨骨皮質厚度增加而逐漸