下無牙頜覆蓋義齒四顆種植體套筒冠固位位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)及力學(xué)分析.pdf

1、目的：建立含四顆種植體的無牙下頜骨的數(shù)學(xué)模型，用三維有限元的方法對四顆種植體不同的位置組合進(jìn)行應(yīng)力加載和力學(xué)分析，模擬四顆種植體支持的不同位置的套筒冠附著體固位的下頜種植覆蓋義齒的受力情況，對種植體周圍骨質(zhì)的應(yīng)力分布情況進(jìn)行定性分析和定量比較；同時(shí)對種植體不同位置設(shè)計(jì)中套筒冠及桿卡連接的聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行分析，從而對下頜種植覆蓋義齒中四顆種植體的套筒冠固位的位置以及種植體之間的桿卡連接方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為無牙頜患者的臨床種植治療提供一定的理論

2、依據(jù)和實(shí)際應(yīng)用參考。
　　方法：選擇一合適的無牙下頜骨標(biāo)本并利用薄層CT掃描技術(shù)建立頜骨模型的DICOM數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用CATIA建模軟件，對層厚為1mm的無牙下頜骨CT斷層影像進(jìn)行分析處理，結(jié)合ABAQUS三維有限元軟件建立含4顆對稱分布的標(biāo)準(zhǔn)ITI種植體(4.1×10mm)的有限元模型。根據(jù)種植體位置的不同共建立了I-VII個(gè)有限元模型，并進(jìn)行相應(yīng)垂直方向靜態(tài)頜力的加載，以模擬套筒冠固位的種植覆蓋義齒的受力情況。同時(shí)又針對模型I-

3、VII，在兩個(gè)近中種植體之間利用參數(shù)設(shè)置加入桿卡約束條件并進(jìn)行相同的力學(xué)加載，以此模擬套筒冠與桿卡聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)計(jì)中種植體周圍骨質(zhì)應(yīng)力分布的情況。對所有模型的應(yīng)力分布情況進(jìn)行定性定量的分析比較，從而針對種植體位置以及桿卡設(shè)計(jì)得出優(yōu)化方案。
　　結(jié)果：根據(jù)種植體位置的不同，建立了第I-VII個(gè)模型。經(jīng)力學(xué)加載測試顯示：所建立的七個(gè)模型精確且無損傷性，圖形、圖像和數(shù)據(jù)可重復(fù)使用，結(jié)構(gòu)相似性好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用參數(shù)設(shè)置在對稱分布的四顆種

4、植體頂端模擬出了義齒基托的平面結(jié)構(gòu)作為加載平面，該平面將4顆種植體連接為一個(gè)整體，平面的彈性模量等于義齒基托的彈性模量，而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以在種植體之間加入桿卡約束條件。加載垂直方向的100N的靜態(tài)頜力后，利用有限元軟件對各個(gè)模型中種植體周圍骨質(zhì)的應(yīng)力分布情況進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：①僅對種植體的不同位置進(jìn)行分析時(shí)，模型VI（3-6設(shè)計(jì)）顯示出了良好的應(yīng)力分布情況，應(yīng)力分布較為均勻，模型I（2-4設(shè)計(jì)）和模型V（3-5設(shè)計(jì)）的應(yīng)力分布次之，

5、其余模型的應(yīng)力分布顯示出了不均衡性，種植體周圍骨質(zhì)的應(yīng)力值差別較大，尤其是對于近遠(yuǎn)中種植體之間距離較大的模型而言，這種應(yīng)力的差異尤為明顯。②套筒冠與桿卡聯(lián)合應(yīng)用的模型設(shè)計(jì)中，當(dāng)在兩個(gè)近中種植體之間加入桿卡約束條件時(shí)，3-6設(shè)計(jì)以及2-4設(shè)計(jì)的應(yīng)力分布仍較為均衡，其余模型中遠(yuǎn)中種植體周圍骨質(zhì)的應(yīng)力值有增大趨勢，隨著近遠(yuǎn)中種植體之間距離的增大，這種趨勢趨于明顯。
　　結(jié)論：①CT掃描結(jié)合建模軟件的應(yīng)用，可以為三維有限元模型的建立提供準(zhǔn)

6、確、簡潔的方法，可用于相應(yīng)的生物力學(xué)研究。②在由四顆種植體支持的覆蓋義齒中，采用磨牙區(qū)種植的設(shè)計(jì)值得考慮，尤其對于3-6設(shè)計(jì)而言，各個(gè)種植體周圍的應(yīng)力分布更為均衡合理，2-4以及3-5設(shè)計(jì)其次。③隨著近遠(yuǎn)中種植體之間的距離的增大，種植體周圍皮質(zhì)骨表面的應(yīng)力有增大趨勢，尤其是在近中種植體的遠(yuǎn)中區(qū)域和遠(yuǎn)中種植體的近中區(qū)域，因此要在種植體位置設(shè)計(jì)中注意控制種植體之間的距離。④桿卡和套筒冠附著體聯(lián)合支持的設(shè)計(jì)值得考慮，但要注意近遠(yuǎn)中種植體的距離