种植体螺纹位置对应力分布影响的有限元研究

目的研究集中载荷下,螺纹不同位置设计对种植体及其周围骨组织应力分布的影响,探讨种植体表面螺纹分布的优化设计。方法应用Solidworks 2005 plus自动化软件和Cosmos/works 7.0分析软件比较在垂直和斜向45°载荷下,螺纹分别位于种植体上1/3（模型A）、中1/3（模型B）、下1/3（模型C）以及遍及整个种植体（模型D）4种情况下种植体-骨界面应力分布状况。结果模型C颈部皮质骨Von-Mises应力、拉应力、压应力峰值最低,但斜向载荷下模型C种植体和松质骨应力显著高于模型A。模型B应力分布明显集中,垂直载荷下各应力均显著高于其他3种模型。模型A和D应力分布较均匀。应力集中主要出现在种植体颈部、皮质骨上缘与种植体接触处和种植体底部最下一个螺纹。斜向载荷下界面的应力显著高于垂直载荷下应力。结论螺纹位置影响种植体-骨界面的应力分布,种植体设计时应谨慎考虑,斜向载荷在种植修复中应尽可能避免。     

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.     

下颌改良杆卡式种植覆盖义齿的应力分布——垂直载荷与斜向载荷的比较

采用三维各向异性有限元法分析全下颌改良杆卡式种植覆盖义齿垂直载荷与斜向载荷下的应力分面。结果显示,种植体的最大应力出现在种植体骨外段的近、远中面;种植体界面骨组织的最大应力位于种植体颈部周围的骨皮质界面;斜向载荷下种植体及其骨组织界面的应力值高于垂直载荷时,且垂直载荷下种植体骨界面的应力分布更均匀;近远中向斜向加载时种植体及其骨组织界面的最大应力值高于舌颊向加载时。     

骨质、骨量对即刻种植即刻负重影响的生物力学研究

目的:比较分析在不同骨质、骨量条件下圆柱形种植体周围骨组织应力的分布情况.方法:本实验通过三维有限元的方法,建立单颗中切牙缺失并伴不同程度骨缺损的上颌骨前牙区模型,模拟植入圆柱形螺纹种植体,采用垂直集中加裁方向对不同模型进行加载计算,比较分析不同骨质、骨量条件下种植体周围骨质的应力分布情况和种植体的位移情况.本实验包括两部分:第一部分中种植体周围支持骨量变化,吸收牙根长度的1/2、1/3和1/4.第二部分中上颌骨骨质变化,从二级骨到三级骨.结果:随着骨缺损高度的增大,种植体骨界面的应力增大,种植体的位移增加,初期稳定性下降;三级骨质中,由于骨皮质变薄,松质骨增多,种植体骨界面的应力要大于二级骨质.结论:种植体支持骨量的减少,使即刻种植即刻负重的种植体及其周围的支持组织应力和位移也明显增加,临床在选用这种修复方式时应该对需要拔出的患牙的牙周支持条件进行慎重得评估,保证远期修复效果;对骨质量较差患者的种植修复应该详细考虑骨质量变化对应力的影响,为了提高修复的远期效果,应该开展一些提高骨质量的生物学实验研究,从而增强种植体周围牙槽骨承受载荷的能力.     

根骨内种植体植入牙槽骨吸收的中切牙的有限元应力分析

目的 :研究分析Ⅱ度牙槽骨吸收的上颌中切牙植入根骨内种植体后的种植体 骨界面、牙本质以及牙周膜的应力特点。方法 :二维有限元应力分析法 ,根据王惠芸对中国成人上中切牙形态的统计数据 ,模拟牙根形态 ,建立有限元模型 ;10 0N垂直和斜向静力加载 ,采用Super sap( 1991年版本 )有限元分析软件 ,在PⅢ 5 5 0IBM兼容机上进行运算。结果 :根骨内种植体植入Ⅱ度牙槽骨吸收的单根牙后 ,可显著减小牙齿的松动度 ;垂直载荷作用时 ,可显著降低骨组织、牙周膜的VonMises应力、拉应力和压应力以及牙本质的VonMises应力和压应力水平。牙本质内的拉应力水平稍有增加。骨组织主要受压应力作用 ,应力集中区在种植体的尖端 ;斜向载荷时 ,牙槽嵴顶和牙周膜的应力水平较植入前有明显减小 ;而牙根尖部的牙本质和骨组织的各项应力水平则有显著的提高。结论 :根骨内种植体对牙周损害牙齿具有较好的稳定作用 ,且可改善牙周组织的应力分布形式     

上颌改良杆卡式种植覆盖义齿的应力分布：———垂直载荷与斜向 …

采用三维各向异性有限元法分析全下颌改良杆卡式种植覆盖义齿垂直载荷与斜向载荷子的应力分布。结果显示，种植体的最大应力出现在种植体有外段的近、远中面；种植体界面骨细胞的最大应力位于种植体颈部周围的骨质界面；斜向载荷下种植体及其骨组织界面的应力值高于垂直载荷时，且垂直载荷下种植体骨界面的应力分布更均匀；近远中向斜向加载时种植体及其骨组织界面的最大应力值高于舌颊向加载时。     

骨吸收对平台转换种植体周围骨组织内部应力的影响

目的:观察骨吸收对平台转换设计种植体周围骨组织内部应力的影响。方法:利用COSMOS 2.85软件包建立不同程度骨吸收的种植体支持下颌第一磨牙金属冠三维有限元模型共10个。种植体-基台的连接形式分别采用平齐对接(模型A)和平台转换(模型B)设计,模型又分为无骨吸收(A0,B0)和骨吸收的深度分别为0.5mm(A1,B1)、1.0mm(A2,B2)、1.5mm(A3,B3)和2.0mm(A4,B4)5种。采用垂直和斜向两种形式加载,载荷均为200N。观察骨吸收程度对种植体周围骨组织内部应力的影响,并比较不同程度骨吸收时两种设计种植体周围骨组织内部应力的不同。结果:平台转换种植体和平齐对接种植体周围骨组织内部的应力分布相似,应力主要集中在种植体颈部。随着骨吸收程度的增加,应力集中的范围增大;当皮质骨完全吸收后,种植体根部也出现应力集中的趋势。种植体周围骨组织内部的最大等效应力随着骨吸收程度的增加而减小,当皮质骨完全吸收后改变最明显。同等程度骨吸收时,平台转换设计种植体周围骨组织内部的最大等效应力小于平齐对接设计;随着骨吸收程度的增加,两者的差距逐渐减小。结论:骨吸收会导致种植体周围骨组织内部应力集中的范围加大而最大等效应力减小;骨吸收后平台转换设计改善种植体周围骨组织应力分布的作用变得不明显。     

固定桥双基牙侧牙槽骨吸收对基牙应力分布的影响

目的:探讨固定桥双基牙侧牙槽骨有不同程度水平吸收时,基牙牙周膜的等效应力值和分布的变化,以指导临床固定桥的合理设计。方法:采用螺旋CT扫描技术与Mimics、Ansys软件相结合建立双基牙侧牙槽骨有不同程度水平吸收后的三基牙双端固定桥的三维有限元模型,施加垂直和斜向45°载荷,分析双基牙侧牙周膜的应力分布状况。结果:①斜向载荷下各模型应力值均大于垂直向载荷时的应力,应力集中现象也较垂直向载荷时明显;②在垂直或倾斜载荷下,有牙槽骨吸收的第二前磨牙侧增加牙周组织健康的第一前磨牙时,应力均变大以分担牙合力;若增加的第一前磨牙有不同程度的牙槽骨吸收,垂直载荷时应力值变化不大,斜向载荷时应力值减小,但应力集中现象较无吸收时明显。结论:增加牙槽骨有不同程度吸收的基牙不能有效地发挥分散牙合力的作用,不适合做固定桥基牙。加载方向是影响应力分布的重要因素,应注意防止产生过大的侧向力。     

一段式螺旋形种植牙的骨应力分析

目的 :明确一段式单桩螺旋形种植牙的骨组织形态、硬度与应力的关系 ,指导种植体的设计与运用。方法 :模型为皮质骨厚度 1～ 2mm ,种植体与牙槽骨直接相接触。种植体根长 10、12、13、14mm ,直径为 3.6、3.7、3.8、3.9、4.0mm的圆柱形 ,冠高为 4mm和 9mm。加载方式为垂直、45°斜向 45°偏心斜向。力量为 2 0 0N。牙槽骨形态 :用CT垂直于牙合平面取自一无附着丧失、正常牙合形的青年男性下颌第一磨牙、上颌切牙。结果 :骨组织的应力主要发生在皮—松质骨交界区和有最大应力的部位 ,松质骨是应力主要承受区。前、后牙牙槽骨的厚度、形态可影响骨组织的应力大小和分布。结论 :在 4种工况条件下与种植体接触的皮—松质骨交界区始终是骨组织最大应力的部位。种植体周的骨弹性模量越高 ,皮质骨的应力也升高。提高种植体弹性模量可以降低皮质骨和松质骨承变的应力。     

单个下颌磨牙缺失种植修复体尺寸对骨界面应力分布的影响

目的：分析单个下颌磨牙缺失采用种植修复时，种植体尺寸对骨界面的应力分布的影响。方法：采用三维有限元法，模拟单个种植体及双种植体修复单个缺失下颌第一磨牙的情况，在保证其它因素不变的条件下，分析种植体尺寸(包括种植体长度和直径)对种植体一骨界面应力分布的影响。结果：不论单种植体修复或双种植体修复单个缺失磨牙时，种植体直径变化对种植体一骨界面应力影响较大，斜向载荷时更为明显；而种植体长度对骨界面应力影响较小。结论：建议临床尽量采用直径较大的种植体修复单个缺失下颌磨牙。     

天然牙与种植体联合支持套简冠固定桥的骨组织应力分析

目的：研究天然牙与种植体联合支持式套筒冠固定桥牙周组织的应力分布情况。方法：选择1例左侧下颌第一磨牙缺失病例,分别设计以左侧下颌第二前磨牙与种植体（位于下颌第二磨牙）联合支持固定桥模型（模型Ⅰ）和套筒冠固定桥模型（模型Ⅱ）。在分散垂直和分散斜向2种载荷情况下,采用三维有限元法分析基牙及种植体周围骨组织的应力分布情况。结果：分散垂直载荷下,模型Ⅰ中的天然牙和种植体周围骨组织最大等效应力值分别为2．58MPa和43．92MPa;模型Ⅱ中,相应的最大等效应力值分别为2．17MPa和20．23MPa。分散斜向载荷下,模型Ⅰ中的天然牙和种植体周围骨组织最大等效应力值分别为2．23MPa和46．37MPa;模型Ⅱ中．相应的最大等效应力值分别为1．91MPa和21.19MPa。结论：套筒冠固位体能缓冲种植体周围骨组织的部分应力,但对垂直应力和侧向应力的缓冲能力差别不大。进行天然牙与种植体联合支持固定桥修复时,可在种植体端设计套筒冠固位体．以缓冲种植体周围骨组织的应力水平,防止或减轻种植体支持组织的损伤。     

Biomechanical aspects of marginal bone resorption around osseointegrated implants: considerations based on a three-dimensional finite element analysis

OBJECTIVES: Although bone loss around implants is reported as a complication when it progresses uncontrolled, resorption does not always lead to implant loss, but may be the result of biomechanical adaptation to stress. To verify this hypothesis, a three-dimensional finite element analysis was performed and the influence of marginal bone resorption amount and shape on stress in the bone and implant was investigated. MATERIAL AND METHODS: A total of nine bone models with an implant were created: a non-resorption (Base) model and eight variations, in which three different resorption depths were combined with pure vertical or conical (vertical-horizontal) resorption. Axial and buccolingual forces were applied independently to the occlusal node at the center of the superstructure. RESULTS: Regardless of load direction, bone stresses were higher in the pure vertical resorption (A) models than in the Base model, and increased with resorption depth. However, cortical bone stress was much lower in the conical resorption models than in both the Base and A models of the same resorption depth. An opposite tendency was observed in the cancellous bone under buccolingual load. Under buccolingual load, highest stress in the implant increased linearly with the resorption depth for all the models and its location approached the void existing below the abutment screw. CONCLUSIONS: The results of this analysis suggest that a certain amount of conical resorption may be the result of biomechanical adaptation of bone to stress. However, as bone resorption progresses, the increasing stresses in the cancellous bone and implant under lateral load may result in implant failure.     

Tension More种植体骨界面的光弹应力分析

目的 研究不同锥度设计的Tension More（TM）种植体对种植体骨界面应力分布的影响。方法 医用纯钛制作5组种植体,分别为圆柱状螺纹种植体、上1/3 TM种植体（锥度长度为3 mm）、中1/2 TM种植体（锥度长度为5 mm）、下1/3 TM种植体（锥度长度为7 mm）、全长变化TM种植体（锥度长度为10 mm）。每组种植体各自包埋于由松质骨及1 mm皮质骨构成的复合光弹模型中,共建立5个复合光弹模型。每一模型先后分别予以垂直及斜向（45°）静态加载力。利用光弹应力分析法比较5组种植体骨界面的生物力学特征。结果 垂直加载下,上1/3 TM种植体、中1/2 TM种植体、下1/3 TM种植体比圆柱状螺纹种植体在皮质骨区及松质骨区的局部应力集中小;斜向加载下,4组TM种植体皮质骨区局部应力集中均低于圆柱状螺纹种植体。无论在垂直、斜向加载下,上1/3 TM种植体皮质骨区局部应力集中均最小。结论 合理锥度设计的TM种植体周围皮质骨、松质骨应力分布均匀合理,在不同载荷条件下,上1/3 TM种植体骨界面生物力学表现最优。     

Three-dimensional finite element analyses of four designs of a high-strength silicon nitride implant

The effects of implant shape and size on the stress distribution around high-strength silicon nitride implants under vertical and oblique forces were determined using a three-dimensional finite element analysis. Finite element models were designed using as a basis the serial sections of the mandible. Using Auto-CAD software, the model simulated the placement of implants in the molar region of the left mandible. Results of the analyses demonstrated that mainly the implant root shape and the directions of bite forces influence the stress distributions in the supporting bone around each implant. Implant size is a lesser factor. The serrated implants presented a larger surface area to the bone than either the cylindrical or tapered implants, which resulted in lower compressive stress around the serrated implants. With increasing implant diameter and length, compressive stress decreased. The mean compressive stress distribution on the serrated implants was more flat (platykurtic) than on either the cylindrical or tapered implants. Results of studies on two load directions (vertical and oblique) showed that, in either case, the compressive stress in the cortical bone around the neck of the implant was higher than in the cancellous bone along the length of the implant. The most extreme principal compressive stress was found with oblique force. This study provides the first information on the relationship between shape of the silicon nitride implant and stress on the supporting bone.     

Influence of marginal bone resorption on stress around an implant--a three-dimensional finite element analysis

Average marginal bone resorption of about 1 mm after the first year of functional loading, which is followed by an annual loss of approximately 0.1 mm, has been reported in stable implants. However, finite element analyses on bone stress around implants have been limited to analysing the bone stress in the absence of any bone resorption. Thus, a three-dimensional finite element analysis was performed to compare the bone stresses in a non-resorption model with those in four models with bone resorption of two depths (1.3 and 2.6 mm) and types (horizontal resorption and angular defects). Axial and bucco-lingual forces were separately applied to the center of the superstructure and the maximum equivalent stress was calculated. The main tendencies of bone stress (highest stress concentration around implant neck, higher stresses under bucco-lingual than axial load, as well as in the cortical than cancellous bone) were the same in the non-resorption and resorption models. Bone stress distributions were similar in the non-resorption and horizontal resorption models, but differed from those in the angular defect models. Moreover, the changes of the bone stress values with resorption depth differed for the two resorption types. Thus, in FEA, accurate simulation of the marginal bone shape in the implant neck region is advisable.     

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目的比较不同冠根比种植义齿修复下颌第一磨牙对种植修复体各部件及周围骨组织应力分布的影响。方法本研究于2012年9—12月在东北大学机械工程与自动化学院完成。参照具有平台转移结构的韩国Dentium种植系统,在PRO／EWildfire5．0三维制图软件中绘制冠根比分别为1：1．5、1：1、1．5：1、2：1、3：1的5组包含相应基台、中央螺丝和烤瓷冠的种植修复体三维实体模型,进行垂直向及斜向加栽,运用AnsysWorkbench13．0比较各模型受力后VonMises应力分布情况及应力变化趋势。结果垂直栽荷下,各模型整体应力分布较为均匀,在种植体颈部、基台、中央螺丝和牙冠均出现应力集中现象,不同冠根比的种植修复体Von Mises应力峰值变化不明显。斜向加载下,各模型最大Von Mises应力值明显增大,尤其种植体的唇颊侧颈部、皮质骨、基台、中央螺丝和牙冠的应力峰值增长明显,随着冠根比的增大各部分应力峰值明显增大。结论平台转换有效转移种植体一骨界面应力集中区,减少牙槽骨的吸收,但增大了基台及中央螺丝松动和折断的风险。     

三种支持类型固定义齿负载时基牙周围骨组织应力分析

目的研究三种支持形式固定义齿在载荷情况下基牙周围骨组织应力分布情况。方法选择1位右侧下颌第一磨牙缺失的志愿者,进行固定义齿修复后,建立天然牙支持式固定义齿三维有限元模型(模型Ⅰ),运用建模软件将模型Ⅰ中的天然牙根替换为种植体,分别建立天然牙与种植体联合支持式固定桥模型(模型Ⅱ)和种植体支持式固定义齿模型(模型Ⅲ)。在分散垂直和分散斜向下加载200N,采用三维有限元法分析基牙及种植体周围骨组织的应力分布情况。结果种植体支持式固定义齿种植体周围骨组织应力最高,且明显集中于种植体颈部;天然牙支持式固定义齿基牙周围骨组织应力最小,且分布较为均匀。斜向加载可以提高固定义齿基牙周围骨组织应力,并增加应力分布的集中程度。结论天然牙支持是固定义齿修复理想的支持形式,在进行各种支持形式固定义齿修复时,都应尽量减小侧向力对支持组织的破坏。     

下颌固定桥基牙牙槽骨单侧吸收对基牙应力分布的影响

目的:研究双端固定桥基牙牙槽骨单侧吸收对基牙应力分布的影响。方法:采用螺旋CT扫描获取健康人下颌骨、牙齿、牙周支持组织的二维图像,通过图像合成软件建立三维数字模型,并应用三维有限元分析软件生成下颌后牙三单位固定桥的三维有限元分析模型。在相同垂直和水平载荷情况下,分析基牙牙槽骨单侧吸收时固定桥各基牙的应力分布。结果:当前磨牙端基牙牙槽骨单侧吸收达25%、磨牙端基牙牙槽骨无吸收时,前磨牙端基牙开始出现应力集中;当磨牙端基牙牙槽骨单侧吸收达35%、前磨牙端基牙牙槽骨无吸收时,磨牙端基牙开始出现应力集中。结论:下颌后牙双端固定桥基牙应力分布与基牙牙槽骨吸收形式密切相关,但二者之间不是线性关系而是存在临界区,基牙牙槽骨单侧吸收的程度对基牙应力分布的影响弱于多侧吸收。