种植体长度对即刻负载种植体骨界面生物力学分布的影响

目的　建立包含不同长度标准直径种植体的下颌骨三维有限元模型,分析不同长度种植体对即刻负载种植体骨界面应力应变分布的影响。方法　采用薄层CT扫描下颌骨和自主开发的USIS软件建立直径4.1mm不同长度螺纹种植体即刻负载的三维有限元模型,用ANSYS软件分析长度分别为6、8、10、12、14mm的种植体,在垂直和颊舌向45°加载150N力时种植体骨界面的von Mises应力、应变值。结果　随着种植体长度的增加,种植体骨界面的应力和应变值均呈下降趋势。垂直加载时,骨界面应力值在种植体长度从6mm增加到14mm分别下降14.9%、8.4%、11.3%和11.2%;其应变值分别下降23.4%、12.6%、12.7%和14.4%。颊舌向加载时,骨界面应力值在种植体长度从6mm增加到14mm分别下降19.23%、7.77%、5.2%和3%;其应变值分别下降18.2%、23.6%、10.5%和12.9%。种植体骨界面应力值在长度从6mm增加到8mm时下降最明显,尤其是颊舌向加载时。种植体骨界面应变值也是在长度从6mm增加到8mm及8mm增加到10mm时下降最明显。结论　种植体长度的增加能降低骨界面应力和应变值,呈负相关关系;但只在长度从6mm增加到8mm时应力值降低才较明显。这提示临床上尽量不要采用长度为6mm的种植体,并应适当地选择足够长度的种植体。     

三维有限元分析角度基台对种植体骨界面应力分布的影响

目的采用三维有限元的方法,分析各种角度基台对种植体骨界面应力、应变分布的影响,为临床使用提供理论参考。方法采用CT薄层扫描,建立含种植体的下颌骨三维有限元模型。模拟咀嚼肌加载,用ALGOR软件分析直基台和10°、20°、30°角基台修复时,种植体骨界面应力、应变分布的不同。结果发用数值和图的形式显示综合应力、最大和最小主应变。直基台修复时,综合应力集中于种植体颈部骨皮质,种植体底部次之。随基台角度的增加,种植体骨界面综合应力、最大和最小主应变值均从集中于种植体颈部转移至底部。结论随基台角度的增加,种植体骨界面应力、应变均增大;30°角基台修复时,其应力、应变增大显著。     

不同植入扭矩对种植体骨界面生物力学特性的影响

目的 探讨不同植入扭矩对种植体骨界面生物力学特性的影响.方法 采用薄层CT扫描和自主开发的USIS软件建立包含种植体的即刻负载下颌骨三维有限元模型.采用ANSYS软件分析种植体在0、15、25 N·cm 3种植入扭矩下,垂直和颊舌向45.加载150 N力时种植体骨界面von Mises应力、应变值.结果 垂直载荷时,3种植入扭矩下的种植体骨界面von Mises应力最大值分别为33.6、56.4和69.6 MPa,应变最大值分别为5 157、8645、15 630 με.颊舌向载荷时,3种植入扭矩下的种植体骨界面von Mises应力最大值分别为95.3、100.6和108.3 MPa,应变最大值分别为17 110、18 690、21 380με.结论 种植体植入扭矩的增大会增加种植体骨界面的应力应变值,颊舌向载荷时比垂直载荷时增加明显缓慢.     

长径比差异对牙种植体-颌骨界面的应力分布影响

目的探讨不同长径比下牙种植体-颌骨界面的应力分布差异,为新型牙种植体结构的设计提供依据。方法运用Geomagic studio、SolidWorks和ANSYS Workbench软件建立下颌骨三维有限元模型,并根据种植体颈部有、无螺纹分成A、B两组进行仿真实验,对下颌磨牙分别施加不同的斜向咬合力和垂直向咬合力,对比分析牙种植体和周围骨组织的应力分布情况。结果长径比相同的情况下,同一种植体模型在斜向载荷作用下的等效应力峰值明显高于垂直载荷;在斜向和垂直两种载荷作用下,A、B组种植体模型应力主要集中于种植体颈部。斜向载荷作用下,A、B组种植体应力变化范围分别为144.74～374.67、161.52～475.38 MPa;垂直载荷作用下,A、B组种植体应力变化范围分别为101.28～187.40、110.08～210.32 MPa,A组种植体模型最大应力显著小于B组。结论临床上医生可根据长径比2.67初步选择标准种植体,同时结合患者颌骨状况进行选择。     

TM种植体骨界面应力分布的有限元分析

背景：种植体形态是决定种植体骨界面应力分布的重要因素之一。探讨顺应人体正常颌骨解剖形态的TM种植体骨界面的应力分布特征对临床医生选择和设计种植体有指导意义。 目的：观察集中荷载作用下TM种植体及其周围骨组织应力分布的特征。 方法：通过逆向工程技术,将二维下颌骨CT图片转化为三维实体模型,并建立3种包含不同锥度的TM种植体真实下颌骨B/2类骨质的有限元模型,利用有限元技术研究两种加载方式下TM种植体骨界面应力分布特征。 结果与结论：垂直加载时,对于锥度较大的TM种植体周边密质骨承受较小的应力;斜向加载时,对于锥度较大的TM种植体周边密质骨和松质骨承受较大的应力;种植体颈部,密质骨上缘与种植体接触处和种植体底部松质骨出现明显应力集中现象,斜向荷载下种植体骨界面的应力分布显著高于垂直荷载下的应力分布。从1/2长度开始变化的TM种植体骨界面在垂直荷载下表现出较好的应力分布特征。     

种植体结构改变对种植体-骨界面皮质骨区应力影响的三维有限元分析

背景：种植体-骨界面的生物力学效应是骨吸收重要的影响因素之一。模仿天然牙周膜的新结构种植体或可改善其界面应力的分布情况。 目的：探讨不同的咬合负载条件下,改变传统种植体内部结构对种植体-骨界面皮质骨区应力分布、峰值的影响,为新结构种植体的优化设计及临床应用提供理论依据。 方法：用Pro/ENGINEER软件建立新结构的种植体(模型A)与无螺纹的传统柱状种植体(模型B)的数字模型,采用Ansys软件分析在相同骨质及相同受力环境下种植体-骨界面皮质骨区应力峰值、应力带分布的变化规律。 结果与结论：垂直加载时,模型A在不同受力大小时应力峰值均较模型B降低17.54%;45°加载时,模型A应力峰值较模型B降低(2.59%),模型B的高应力区向颊侧集中趋势明显。咀嚼模拟加载时,模型A的应力峰值均较模型B低,其差值在施力方向与种植体轴向夹角(β)等于12°时最大(0.353 2 MPa),在β > 12°后逐渐减小;并且模型A在促进骨组织生长最适应力峰值、维持骨组织健康应力峰值两个量化指标中,均比模型B适用角度范围大(A：0°-28°,0°-58°;B：0°-24°,0°-56°)。提示优化设计种植体结构的改变可改善种植体-骨界面皮质骨区的应力分布,降低应力峰值,可在更大范围内降低骨皮质吸收的风险。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

不同载荷条件对后牙单种植体义齿下颌骨应力的影响

目的探讨垂直和斜向载荷作用于下颌后牙单种植体支持式义齿不同载荷点对下颌骨应力分布的影响。方法应用部分下颌骨CT扫描图像建立下颌骨的三维有限元模型,根据测量数据建立种植体的三维有限元模型,建立半解剖式种植义齿牙冠的三维有限元模型;在下颌第一恒磨牙种植体义齿各咬合点分别加垂直和斜向载荷,计算下颌骨所受的最大等效应力。结果在垂直和斜向载荷作用下,下颌骨的最大等效应力位于颈周骨皮质的上方;在相同的垂直斜向载荷下,不同咬合点加载时,下颌骨上所产生的最大等效应力有明显差异;同一载荷点在大小相同、方向不同的载荷作用下,下颌骨的最大等效应力有明显差异。结论在垂直和斜向载荷作用下,下颌骨的最大等效应力位于颈周骨皮质的上方,向根尖部递减;远中尖斜向加载时颈周骨皮质的上方的等效应力最大;载荷方式是影响颈周骨皮质应力分布的重要因素。     

不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合的影响

背景：动物实验研究显示,对即刻种植体进行功能性地早期载荷或者即刻载荷,并不影响种植体的预后。 目的：分析不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合表面成骨的影响。 方法：选用6只成年健康雄性犬,拔除其下颌尖牙和第1磨牙之间的所有牙齿(3颗前磨牙),并在其相应的拔牙窝位点立即植入奥齿泰GSⅡ种植体各1颗,共计36颗。植入种植体后24 h采用自行设计制作的种植体垂直加载仪每犬左侧3颗种植体由前至后分别加载0,10,20 N,对应每犬右侧3颗种植体由前至后分别加载30,40,50 N,每天以1 Hz 的频率加载10 min,加载0 d及第4,8,12周后分别使用OSSTELL进行ISQ值测量记录。 结果与结论：随着加载力值的增加,血清骨钙素和的表达量呈上升趋势,20 N到达最高值,但到达30 N组时数值呈下降趋势,在50 N组到达最低值。即刻种植后4周各组ISQ值均比种植前有少许下降,其中以加载力值50 N组下降的最多。即刻种植后8周各组ISQ值均有不同程度提升,以20 N组上升程度最大,在即刻种植后12周达到各实验组的峰值。切片中可见植入种植体均能与骨组织发生不同程度结合,各组种植体骨结合界面形成范围与时间成正相关。提示较小力值的载荷对种植体骨结合不会产生影响且有一定的促进作用,但当力值较大(≥20 N)时则会影响种植体骨结合的稳定性。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

植体弹性模量变化对牙种植体和骨组织应力分布的影响

目的通过三维有限元法分析,探讨植体弹性模量变化对牙种植体和骨组织应力分布的影响,为新型牙种植系统的研究提供实验依据。方法应用螺旋CT数据,建立下颌骨和种植体模型。设定植体弹性模量分别为110、90、70、55和40 GPa,模拟咬合状态,在垂直、水平、斜向分别施加300、100、130 N静止载荷,计算并分析各组在3种载荷下植体周围骨组织和牙种植体各部分的应力。结果随着植体弹性模量的降低,水平和斜向载荷下牙种植体周围皮质骨受到的应力会随之降低,种植体的应力也呈逐渐减小趋势。结论降低牙种植体材料的弹性模量有利于载荷在种植体和周围骨组织中的传导,降低种植义齿晚期失败的风险。     

植入位点及轴向对上颌中切牙即刻种植即刻负重应力影响的三维有限元分析

目的 探讨不同牙槽窝形态上颌中切牙即刻种植即刻负重时,植入位点及轴向对种植体周围骨界面应力分布的影响。方法 参照1名健康成年人口腔锥体束计算机断层(cone beam computed tomography, CBCT)影像资料,建立偏唇型、中间型、偏腭型3种牙槽窝形态的上颌中切牙即刻种植即刻负重三维有限元模型;模拟不同植入位点(根尖位点、偏腭/唇侧位点)及轴向(牙长轴、牙槽骨长轴);对已建模型以100 N力进行不同角度(0°、30°、45°、60°、90°)的应力加载;应用ANSYS软件分析种植体周围牙槽骨的应力情况。结果 成功建立12个不同牙槽窝形态上颌中切牙即刻种植即刻负重三维有限元模型。偏唇型及中间型牙槽窝形态行即刻种植即刻负重时,沿牙槽骨长轴方向偏腭位点植入种植体更易获得良好的种植体骨界面生物力学特性;偏腭型牙槽窝形态行即刻种植即刻负重时,在偏唇位点植入,不论是沿牙长轴方向还是沿牙槽骨长轴方向植入种植体,种植体周牙槽骨所受等效应力远小于根尖位点植入。结论 不同牙槽窝形态、植入位点及轴向都会对上颌中切牙即刻种植即刻负重种植体骨界面生物力学特点产生影响。临床中,应针对不同牙槽窝形...     

螺距对微植体即刻加载稳定性影响的数值研究

目的 研究口腔正畸微植入支抗螺距对骨界面稳定性的影响。方法 采用三维有限元方法,分别研究了四种螺距(0.3mm、0.5mm、0.7 mm和1.0 mm)微植体在1.47 N横向荷载作用下的微植体-骨界面位移和应力分布。结果 螺距对微植体表面应力分布的影响显著,最大应力值随螺距的减小而减小,而且螺距对颈部和中部位置应力分布的影响不同;随着螺距增大,在颌骨上的位移增大趋势显著,但是对微植体位移分布的影响并不显著。结论 在即可加载条件下,建议临床使用螺距为0.5-0.7mm的微植体作为正畸支抗。     

不同骨缺损类型牙种植体的三维有限元分析

目的研究动态加载下不同骨缺损类型对种植体-骨整合界面、天然骨与Bio-oss成骨结合界面应力分布的影响。方法应用ANSYS软件,建立第1磨牙缺失并伴有不同类型骨缺损(旁穿型、裂开型、环型、垂直型)的4种模型,并建立各模型对应的植骨块和种植体模型,以200 N垂直载荷及100 N斜向载荷分别模拟咀嚼周期中5个阶段的动态受力过程,分析各组织结合界面应力分布情况。结果 4类骨缺损模型在一个咀嚼周期中,从第2到第4阶段,种植体-骨整合界面应力增幅依次为81.6%、90.7%、106%、182%,Bio-oss成骨与天然骨结合界面应力增幅依次为26%、13%、6%、56%。结论 4类模型的植骨稳定性为:环型骨缺损裂开型骨缺损旁穿型骨缺损垂直型骨缺损,在临床上种植医师应根据其植骨部位甄别出植骨高风险患者,治疗时应为骨植入材料选择不同的固定方式,最终提高植骨稳定性;垂直载荷更有利于各组织结合界面的应力分布状况,在临床设计种植义齿上部结构时应尽量减小或避免斜向载荷。     

The influence of the bone-implant interface stiffness on stress profiles surrounding Al2O3 and carbon dental implants

Dental implants have been used and studied for the replacement of missing teeth for many years. Finite element stress analysis (FESA) has previously been used in their evaluation to study the effect of various design parameters on induced stresses. A twodimensional FESA was used to evaluate the effect that the implant-bone interface elastic modulus has on the stress distribution around LTI carbon and aluminum oxide dental implants. The results of this investigation indicate that a soft tissue interface between implants and bone negates the effect of implant elastic modulus and results in stress profiles that were almost identical for the LTI carbon and aluminum oxide implants. This research was supported by NIH Grants DE 04653, DE 0041, and AM 0022, and VA Grant V629P-713.     

超声弹性成像仿真的有限元分析

本文利用有限元分析的方法,用弹性力学的理论计算得到软组织在不同情况下的应变分布。这对于弹性成像的理论分析具有重要的辅助作用,可以研究软组织的不同状态和各种力学参数对弹性成像的影响,以及从理论上估计弹性成像的局限性。有限元分析的结果说明,弹性成像比较适于检测较硬的肿块,另外,还可能判断乳腺肿瘤的一些性质,这在临床上有很大的参考价值。     

Biomechanical study of mandible bone supporting a four-implant retained bridge: Finite element analysis of the influence of bone anisotropy and foodstuff position

Purpose The aim of this work was to study the biomechanical behavior of a “All-on-four” implant-supported prosthesis through a finite element analysis using either isotropic or anisotropic properties of bone. The influence of foodstuff position during mastication was also analysed.Materials and methods A three-dimensional finite element model of a mandible with a prosthesis supported by four implants was developed. The geometry of the edentulous mandible and prosthesis was generated from computed tomography. Four MKIII^® implants (two vertical and two tilted) were modeled. The bone elastic properties used in the anisotropic simulations were orthotropic. The comparison of isotropic and anisotropic models was carried out in the loading condition of mastication with a foodstuff positioned on molar. Three distinct configurations, corresponding to three foodstuff positions, were then studied. MSC/Marc code was used to perform all computations.Results Significant differences in stress, strain, and strain energy densities were found in the comparison of isotropic and orthotropic models. Molar position was revealed to be the most critical one, from a stress and strain level point of view, for implants and framework and consequently for peri-implant bone. It was also observed that implant tilting leads to high stress concentrations in bone for the “All-on-four” concept.Conclusion This study showed that the anisotropic behaviour of bone cannot be neglected in the numerical simulations. The actual design of the prosthesis is not optimal concerning the capacity of all metallic parts to support loads. Finally, it was demonstrated that the tilting of implants induced a high stress level at bone-implant interface.     

Towards the limit of quantifying low-amplitude strains on bone and in coagulum around immediately loaded oral implants in extraction sockets

The purpose of this study was to quantify strains in coagulum around immediately loaded oral implants in extraction sockets at the ex vivo level. Bilateral maxillary premolar teeth of two fresh human cadavers were extracted and psi 4.1 x 12 mm Straumann TE implants were placed in the sockets of first and second premolars by utilizing mesio-distal and palatal anchorage, respectively. Installation torque value (ITV) of each implant was measured by a custom-made torque wrench and resonance frequency analyses (RFAs) were undertaken to determine intraosseous stability. Upon abutment connection, a gold coping allowing the placement of a miniature load cell to contact the underlying solid abutment was fabricated. A linear strain gauge was connected to the coping at a distance for strain measurements in coagulum around the implant neck in the extraction socket. Linear strain gauges were also bonded on the labial marginal bone of each extraction socket. Strain measurements were performed at a sample rate of 10 kHz simultaneously monitored from a computer connected to data acquisition system and under a maximum load of 100 N on each implant with or without human coagulum in the extraction socket. Low-amplitude strains were measured around immediate implants. The increase in load increased strains on labial marginal cortical bone around implants (P < 0.05). Bone strains were higher on the implant loaded, when coagulum was present in the bone defects (P < 0.05). Strains within coagulum around mesiodistally anchored implants were higher than palatally anchored implants (P < 0.05). The type of implant on anchorage and presence of coagulum has an impact mechanotransduction to buccal marginal bone around immediate implants.