Pro/E的自适应功能在建立螺纹型牙种植体骨块三维有限元模型中的应用

目的：探讨利用Pro／E软件自适应功能建立包含不同螺纹形态、不同螺距牙种植体的下颌骨骨块的三维有限元模型的方法。为不同螺纹界面的力学分析,螺纹的优化设计提供分析平台。方法：使用pro／E软件建立包含不同螺纹形态、不同螺距的牙种植体的下颌骨骨块三维实体模型,导入ansys workbench9．0有限元分析软件中,进行单元划分、初始应力的验证分析,建立三维有限元模型。结果：螺纹角度、尺寸与设定相同,形状同真实螺纹完全一致,力学分析结果与文献报道一致。结论：探索了基于Pro／E软件自适应功能建立含有不同螺纹形态、不同螺距牙种植体的下颌骨骨块的三维有限元模型的方法,提高了建模的准确性,灵活性和速度,所建模型能够满足不同螺纹界面应力的力学分析的要求,也为螺纹的优化设计提供分析平台。     

不同螺距种植体集中载荷的有限元分析

目的:用三维有限元方法分析不同螺距种植体-骨界面应力分布状况,确定利于应力均匀分布的最佳螺纹参数设计.方法:建立包含上部结构的牙种植体、局部下颌骨块三维有限元模型,利用Cosmos/works软件分析在垂直、斜向45° 2 种集中载荷下螺距分别为0.6、 0.8、 1.0 mm的3 种种植体与骨界面的应力分布状况.结果:螺距为0.8 mm种植体周围Von-Mises应力、拉应力、压应力峰值较小,应力分布最均匀;同一螺距种植体斜向载荷下应力显著高于垂直载荷;应力集中主要出现于种植体颈部、皮质骨上缘和种植体末端最下一个螺纹处.结论:螺纹种植体螺距影响骨界面的应力分布和(牙合)力传导,为避免应力集中种植体末端螺纹应进行适当的截齿处理,种植义齿设计和修复时应尽可能减小或避免非轴向力.     

带凹槽螺纹种植体三维有限元模型的建立

目的：利用CAD软件的自适应功能建立包含Branemark TiUniteTM型带凹槽种植体骨块三维有限元模型。方法：应用pro/E软件根据种植体相关参数,建立牙种植体、冠修复体、松质骨和皮质骨三维实体模型,利用自适应功能生成装配体,导入Ansys Workbench10.0CAE软件中,进行单元划分建立有限元模型,应力加载后进行模型准确性的检测。结果：建立了包含真实螺纹种植体的下颌骨骨块三维有限元模型。结论：应用Pro/E软件自适应功能建立包含种植体的下颌骨骨块的三维有限元模型,为种植修复三维有限元分析提供了一种准确、灵活、快速的平台。     

下颌牙种植体即刻加载三维有限元模型的建立

目的:建立包含即刻加载螺纹种植体的下颌骨三维有限元模型,以深入研究牙种植体即刻加载骨界面的力学分布规律。方法:以女性无牙牙合下颌骨为标本,采用螺旋CT扫描,DICOM格式保存。将DICOM数据导入计算机,用自主开发的通用外科手术集成系统(UniversalSurgicalIntegrationSystem,USIS)和ANSYS软件进行划分单元建模,并模拟ITI螺纹种植体的真实形态,在下颌骨前牙区植入3颗种植体,模拟种植体即刻加载的状态,将种植体骨界面定义为滑动摩擦。结果:建立了结构精确的含即刻加载螺纹种植体的下颌骨三维有限元模型,牙种植体螺纹螺旋形态连续一致。结论:本实验建立的有限元模型的几何相似性、生物力学相似性及临床适应性均达到实验要求,为进一步研究牙种植体即刻加载的骨界面力学分布提供了良好的基础。     

AZ91D镁合金种植体三维模型骨界面应力有限元分析

目的：利用三维有限元方法分析AZ91D镁合金种植体和钛合金种植体及周围骨界面的应力分布规律。方法：建立下颌第一磨牙区AZ91D镁合金种植体和钛合金种植体三维有限元模型,根据Von Mises标准计算种植体-骨界面应力水平。结果：不同载荷下,AZ91D镁合金种植体和钛合金种植体模型的种植体-骨界面应力分布基本相同：两模型最大应力均位于种植体第一螺纹及颈部皮质骨处;相同载荷下镁合金种植体模型界面应力值稍高于钛合金模型;皮质骨应力分布相似,松质骨区镁合金模型应力分布更均匀;镁合金种植体在水平载荷50N下最大等效应力值是其屈服强度的98.1%。结论：AZ91D镁合金种植体与钛合金有着极为相似的应力分布,镁合金种植体骨界面应力值稍高但垂直载荷下界面应力分布较均匀且更有利于压应力传导。     

支抗种植体--骨界面三维有限元模型的建立

目的：建立人磨牙缺失区下颌骨支抗种植体——骨界面三雏有限元模型，为分析其应力分布规律奠定基础。方法：以人磨牙缺失区下颌骨为标本，取其横断面形态输入计算机，通过AIGOLFEAS(ALGOLFubuteElementAnalyaisSyatem)有限元分析软件的断面拉伸技术重建下颌骨的立体形态，将已做成的种植体三维模型与其拟合，并对三雏的种植体颌骨模型进行单元网格划分后建模。结果：建立了有效的支抗种植体——骨界面应力分布规律分析用三雏有限元模型。结论：模型的几何相似性、生物力学相似性及临床适应性均佳，可用于分析支抗种植体-骨界面应力分布规律。     

眶部种植体长度对骨界面应力影响的三维有限元研究

目的 探讨不同长度的眶部种植体对骨界面应力分布的影响。方法 建立直径3.75 mm,长度分别为3、4、6、10 mm的眶部种植体-颅颌面骨三维有限元模型,分别给予沿种植体轴向和与轴向成45°的载荷,载荷大小20 N,记录两种方向载荷下种植体及骨界面的Von-Mises应力峰值和位移峰值,分析其应力分布。结果 施加沿种植体轴向载荷时,种植体周围应力集中于根部,种植体受力大于骨面;施加与轴向成45°载荷时,应力集中于种植体颈部与第一螺纹之间,种植体受力大于骨面。施加两个方向的载荷时,3 mm种植体的应力峰值明显大于其他长度种植体,而位移峰值无明显变化。在相同长度下,施加沿种植体轴向载荷时的应力峰值及位移峰值均明显低于与轴向成45°载荷时,载荷方式对界面应力分布有明显的影响。结论 临床上尽量选择4 mm以上的眶部种植体;应用3 mm种植体时,应选择骨密质较厚的区域植入。     

2种接连方式种植体的骨界面应力分析

目的建立2种包含实体种植体的下颌骨三维有限元模型,研究2种接连方式种植体（Replace和Replace Select）的骨界面应力状态。方法测量2种种植体各部件的数据和利用螺旋CT扫描下颌骨截面形态,分别建立2种种植体的三维骨内模型,对模型采用轴向加载200 N、30°侧向加载100 N载荷,分析2种种植体的骨界面的应力分布趋势。结果2种种植体骨界面应力分布特点均为从种植体颈部至根尖部逐渐减小,应力主要集中在皮质骨区和种植体颈部狭窄处的骨界面;侧向加载时骨界面的应力值均高于轴向加载。无论轴向加载还是侧向加载,ReplaceSelect种植体骨界面的应力值均高于Replace种植体。结论临床修复时应避免种植体受到过大的力,尤其是侧向力,以防出现颈部骨吸收,Replace Select种植体更应注意。     

种植体颈部微螺纹结构对种植稳定性影响的三维有限元分析

目的：通过分析种植体颈部螺纹结构,以及Von-Mises应力和应变分布情况,为种植体结构设计提供生物力学实验数据和理论参考依据。方法：本文通过运用三维计算机辅助设计CAD软件,设计建立颈部有螺纹和无螺纹三维种植体模型,利用CT扫描数据重建下颌骨三维模型,牙齿咬合面与上颌骨长轴面形成的倾角为45。,沿此方向施加120N的力作用在牙冠顶部,以模拟实际咬合状态受力。利用有限元分析软件模拟即刻负荷（即骨一种植体之间摩擦系数0．3）和骨愈合后期（即骨一种植体之间为绑定接触）两种加载情况下种植体与周围骨组织之间Von-Mises应力和应变峰值大小及分布状况进行比较和分析。结果：在即刻负荷的条件下,Von-Mises应力、应变在颈部光滑的种植体与皮质骨之间分布均匀,峰值分别为28．654MPa、0．01334mm;而颈部有螺纹种植体与皮质骨之间的Von-Mises应力、应变峰值分别为52．630MPa、0．015864mm。在骨愈合后期,颈部光滑的种植体,在相同咬合力作用下,皮质骨Von-Mises应力、应变峰值分别为36．975MPa、0．010272mm;而具有颈部螺纹设计的种植体所引起的Von-Mises应力、应变峰值分别为35．857MPa、0．010234mm。在骨愈合后期,增加种植体颈部的螺纹设计使得皮质骨所受Von-Mises应力减小1．118MPa、应变峰值也有减小的趋势。结论：即刻负载种植时,增加种植体颈部螺纹结构,在种植体一骨愈合后期,颈部的微螺纹结构可使种植体一骨接触界面的Von-Mises应力和应变峰值有所减小,并且有效改善了接触界面的应力分布状况,有助于其长期稳定性及种植成功率的提高。     

支抗种植体外形对骨界面应力分布的影响

目的：探讨三种圆柱状支抗种植体外形差异对骨界面应力分布的影响，以筛选最佳支抗种植体。方法：用三维有限元方法给种植体施加150g近远中方向的载荷，分别对刃状螺纹型、矩形螺纹型及光滑型支抗种植体-骨界面进行应力和位移分析。结果：三种种植体颈部的Von-Mises应力值分别为0．5330MPa、1．1600MPa、0．8900MPa；位移分别为0．1630μm、0．1690μm、0．1460μm。结论：刃状螺纹种植体做支抗时，其颈部应力值最低，而三种种植体颈部的齿槽骨位移差异不显著，敌刃状螺纹型种植体比较适合做支抗种植体。     

腭部种植体在加强后牙支抗的三维有限元分析

目的 利用含腭部种植体的上颌骨三维有限元模型，探讨腭部种植体在加强后牙支抗时的位移及应力分布情况。方法 采用螺旋CT扫描、计算机图像处理及CAD术，建立含腭部种植体的上颌骨三维有限元模型。结果 在受力状态下，支抗种植体总体上是一种近中移动和垂直压低的复合运动；上颌第一恒磨牙的近中颊尖的腭向位移最大，远中舌尖的颊向位移最大，整体上表现为腭向倾斜及近中舌向扭转的运动趋势。结论 种植体骨界面应力最大处在种植体颈部；上颌第一恒磨牙出现复杂的三维空间内的运动。     

Three-dimensional finite element analysis of the effect of different bone quality on stress distribution in an implant-supported crown

STATEMENT OF PROBLEM: Primary implant stability and bone density are variables that are considered essential to achieve predictable osseointegration and long-term clinical survival of implants. Information about the influence of bone quality on stress distribution in an implant-supported crown is limited. PURPOSE: The purpose of this study was to investigate the effect of 4 different bone qualities on stress distribution in an implant-supported mandibular crown, using 3-dimensional (3-D) finite element (FE) analysis. MATERIAL AND METHODS: A 3-D FE model of a mandibular section of bone with a missing second premolar tooth was developed, and an implant to receive a crown was developed. A solid 4.1 x 10-mm screw-type dental implant system (ITI; solid implant) and a metal-ceramic crown using Co-Cr (Wiron 99) and feldspathic porcelain were modeled. The model was developed with FE software (Pro/Engineer 2000i program), and 4 types of bone quality (D1, D2, D3, and D4) were prepared. A load of 300 N was applied in a vertical direction to the buccal cusp and distal fossa of the crowns. Optimal bone quality for an implant-supported crown was evaluated. RESULTS: The results demonstrated that von Mises stresses in D3 and D4 bone quality were 163 MPa and 180 MPa, respectively, and reached the highest values at the neck of the implant. The von Mises stress values in D1 and D2 bone quality were 150 MPa and 152 MPa, respectively, at the neck of the implant. A more homogenous stress distribution was seen in the entire bone. Conclusion For the bone qualities investigated, stress concentrations in compact bone followed the same distributions as in the D3 bone model, but because the trabecular bone was weaker and less resistant to deformation than the other bone qualities modeled, the stress magnitudes were greatest for D3 and D4 bone.     

密质骨厚度影响牙种植体稳定性的有限元固有频率分析

目的：用有限元方法研究密质骨厚度对牙种植体初期稳定性的影响。方法：建立牙种植体、局部下颌骨块三维有限元模型,利用ABAQUS有限元软件,分析不同密质骨厚度对种植体颊舌向、轴向一阶振动固有频率的影响。结果：随着密质骨厚度由缺如逐渐增加至3．0mm,种植体颊舌向、轴向振动的固有频率值均逐渐增加,其中颊舌向固有频率最大增幅达97．61％,而轴向固有频率最大值仅增加了11．06％。结论：种植体周密质骨厚度主要增加了种植体颊舌向稳定性,而对种植体轴向稳定性的增加有限。     

支抗种植体外形影响骨界面应力分布的研究

目的探讨种植体外形差异对骨界面应力分布的影响，并筛选出最佳支抗种植体外形。方法应用三维有限元分析方法对刃状螺纹型、矩形螺纹型及光滑型种植体进行骨界面应力和位移分析。结果刃状螺纹型种植体做支抗体时其骨界面第一、第二及第三主应力分别为6.67MPa、1.47MPa及0.52MPa，并且VonMises应力为7.22MPa，在三种种植体中应力值最小。而3种种植体颈部牙槽骨的DMX位移值分别为0.11×10     

Anisotropic elasticity of cortical and cancellous bone in the posterior mandible increases peri-implant stress and strain under oblique loading

The aim of this study was to compare implant-bone interface stresses and peri-implant principal strains in anisotropic versus isotropic three-dimensional finite element models of an osseointegrated implant in the posterior mandible. We obtained anisotropic (transversely isotropic) elastic constants for mandibular bone and derived equivalent isotropic constants by averaging over all possible spatial orientations. A finite element model was constructed using ten-node tetrahedral p-elements, providing curved edges where necessary and increasing the accuracy of the results in regions of high stress gradients. Perfect bonding was assumed at the implant-bone interface. An oblique load was applied at the coronal aspect of the crown with 100 N vertical and 20 N bucco-to-lingual components. Implant-bone interface stresses exceeded reported bond strengths and principal strains reached yield strain levels in the cortical crest. Anisotropy increased what were already high levels of stress and strain in the isotropic case by 20 to 30% in the cortical crest. In cancellous bone, anisotropy increased what were relatively low levels of interface stress in the isotropic case by three- to four-fold to exceed bond strength levels. Anisotropy has subtle, yet significant effects on interface stresses and peri-implant strains and careful consideration should be given to its use in finite element studies of dental implants.