上颌前牙单个种植体带角度基桩的三维有限元应力分析

目的:单个上前牙缺失的种植修复是种植义齿修复的一种特殊形式,但这种种植修复形式需要辅以带角度基桩来弥补植入体长轴与上部修复体长轴的不一致.从而造成了其应力分布形式的特殊性.方法:本实验运用三维有限元应力分析方法,研究不同角度基桩在相同修复条件下对种植体,周围骨组织应力分布的影响,实验采用美国AIS公司的ALGOR分析软件,通过对离体上颌骨标本CT扫描,建立一个部分上颌三维有限元模型.在模型的右上中切牙位置植入一枚Branemark种植体,上部连接成角度的基桩,在基桩截面上施加一个二维的咬合载荷,同时输入物理参数,在计算机上运行ALGOR软件进行数据计算及处理.结果:三维有限元方法能够比较全面地分析种植义齿结构各部分的应力分布;随着基桩角度增大,加载后,种植体,周围骨组织的应力峰也随之增加,其增加的幅度随基桩角度增大加大,加载后,应力集中于种植体颈部皮质骨区域,最大压应力位于辰侧颈部皮质骨区域;最大拉应力位于腭侧颈部皮质骨区域:从颈部1/3骨质区至根端方向,种植体,周围骨组织应力集中明显减小.结论:运用成角度基桩修复单个上前牙缺失,种植体及周围组织的应力集中于颈部皮质骨区域,应力随基桩角度增大而增加,故临床应用这种修复形式时,应尽量减少基桩的角度,从而使植入体长轴与上部修复体长轴趋向一致.避免过大的应力峰值对种植体造成损害.     

氧化锆全瓷角度基台的三维有限元应力分析

目的:观察基台倾斜角度对氧化锆全瓷基台及种植体周围骨组织内部应力分布的影响。方法:利用COS-MOS2.85软件包建立14个种植体支持的上颌中切牙三维有限元模型,基台分别设计为与种植体长轴呈0°、5°、10°、15°、20°、25°和30°的氧化锆全瓷基台和钛基台,用178N的与种植体成130°的斜向加载,比较不同模型中基台内部和种植体周围骨组织内应力分布情况。结果:不同倾斜角度时氧化锆全瓷基台和钛基台内应力集中区不同,前者集中在唇侧肩台和唇侧轴壁中上部,钛基台应力集中区为唇侧肩台处。随倾斜角度的增加,基台和种植体周围骨组织内最大Von Mises应力增加,钛基台增加速度相对平稳,而瓷基台的增加速度在倾斜角度大于15°后明显加剧。和钛基台相比,在相同倾斜角度时,瓷基台内应力值较高而骨组织内应力值较低。结论:随着基台倾斜角度的增加,氧化锆全瓷基台和骨组织内应力增加;氧化锆全瓷角度基台的倾斜角度不宜超过15°。     

上颌前牙带角度桩冠的三维有限元应力分析

目的 :研究上前牙带角度桩冠修复的应力分布。方法 :通过对上前牙桩冠修复患者进行CT扫描 ,建立上前牙带角度桩冠的三维有限元模型 ,在ANSYS软件中设定各种材料参数 ,施加载荷 ,进行数据运算处理。结果 :最大应力峰值出现在唇侧颈部皮质骨区域 ,唇侧为压应力 ,腭侧为拉应力。结论 :带角度桩冠修复上前牙 ,应力主要集中在颈部皮质骨区域内 ,唇侧大于腭侧 ,并且应力随桩冠角度的增大而增大     

上颌前磨牙区种植单端桥及骨组织的三维有限元分析

目的 分析上颌前磨牙区种植单端桥基牙及其周围支持骨组织在静态加载方式下的应力分布状况。方法 采用三维有限元分析方法,研究分别在分散垂直和斜向加载条件下,单端固定桥中基牙种植体及其周围骨组织的应力分布情况。结果 上颌前磨牙区两类骨质中种植单端桥在不同加载方式下,种植体-基台复合体所受应力均集中于对应颈部皮质骨部位的种植体远中部位;周围骨组织中皮质骨应力高于松质骨,均以颈部皮质骨远中部位最大,各向加载时D3模型皮质骨的最大应力值均小于D4模型;与垂直加载比较,颊舌向加载时两类模型最大位移均增大,各向加载时D3模型的种植体-基台复合体最大位移均小于D4模型。结论 从生物力学角度分析上颌前磨牙区种植单端桥的设计具有合理性;高密度松质骨（D3）更有利于上颌前磨牙区种植单端桥的应力分布。     

前牙美学区种植ASC螺丝固位修复的三维有限元分析

目的 通过有限元软件研究ASC角度螺丝通道螺丝固位修复种植牙在负载时各部位应力峰值及分布情况.方法 通过软件建立三组不同植入角度以及螺丝通道角度的模型.使用有限元软件对三组模型加载,对比模型各配件的应力峰值及分布情况.结果 使用25°螺丝通道的B组与直通道的A组比较,牙槽骨、适配器底座及牙冠应力峰值大,而修复螺丝和种植...     

5种角度载荷下成组上颌切牙的三维有限元应力分析

目的探讨成组上颌切牙在5种角度载荷下的应力分布情况。方法通过对离体成组上颌切牙进行显微CT扫描,使用mimics 10.01软件建立三维有限元模型,实验模型分为3组：A组为左上颌中切牙;B组为双侧上颌中切牙;C组为双侧上颌中切牙及侧切牙。对每组牙施加5种角度的载荷,分别与牙长轴成0°、5°、10°、15°、20°夹角,用Ansys Workbench 11.0软件进行应力分析。结果 3组模型载荷方向与牙长轴交角为0°时,最大Von Mises应力值均集中于牙冠载荷作用点附近,牙颈部、根中部应力水平较低,主要表现为压应力;加载方向倾斜时,3组模型随着载荷方向与牙长轴形成角度的增大,应力峰值逐渐增强,最大应力均集中于牙颈部骨皮质区,之后以此为中心向周围扩散;模型唇侧应力集中明显高于舌侧。结论牙及其支持组织的应力与载荷力和牙长轴交角大小成正相关关系;成组上颌切牙在受5种角度载荷时,应力分布规律与单颗牙相似。     

上前牙区小直径种植体连接不同角度基台有限元分析

目的：研究上颌前牙区种植修复使用小直径种植体和角度基台对种植系统及周围骨的应力和应变影响及使用原则。方法：建立仿真模型,运用有限元法软件分析小直径种植体连接不同角度基台的生物力学性能。结果：各部位应力及应变随着基台角度增加呈线性递增,分布更集中;合适的修复体能分担更多负载;小直径种植体连接于8°的角度基台,皮质骨弹性形变已超过阈值。结论：基台角度增加应力应变增大,分布集中,不利于应力的分散和传导;合适的修复体能降低角度基台的不利影响。建议使用直径3．5 mm 种植体避免使用角度基台。     

氧化锆瓷基台与钛种植体联合应用中不同连接体设计的有限元分析

目的：分析不同氧化锆基台对基台自身及钛种植体周围骨组织应力的影响,为氧化锆基台设计提供理论依据。方法：采用计算机辅助设计建立5种不同设计的氧化锆基台模型,并根据不同的基台模型设计了与之对应的种植体、牙槽骨及全瓷冠模型。用三维有限元方法对每个模型进行100N的斜向加载,分析不同氧化锆基台的设计对基台自身及牙槽骨应力分布及应力峰值的影响。结果：5种设计的等效应力的分布基本一致,基台的应力主集中在基台颈部连接体上方,皮质骨及松质骨的应力主集中于骨与种植体连接的最上方。5种设计等效应力的峰值不同,圆形连接体设计时氧化锆基台,皮质骨及松质骨的等效应力峰值均小于其他各设计组。结论：圆形连接体设计是本研究5种设计中氧化锆基台与钛种植体相连的最佳设计形式。     

不同结构氧化锆瓷基台及种植体周骨壁应力的有限元分析

目的 研究不同结构氧化锆瓷基台及种植体周骨壁应力的分布情况,为临床应用提供理论指导.方法 采用建模软件Altair Hypermesh建立三维有限元模型,应用Altair Hyperview后处理软件对模型中不同载荷条件下的三种不同结构氧化锆瓷基台及种植体周骨壁应力的分布情况进行分析,并与常规钛基台进行比较.结果 Replace基台模型的种植体周骨壁应力明显小于Lifecore实心基台模型和Lifecore螺栓固定基台模型的种植体周骨壁应力,而Replace基台模型的基台等效应力明显大于Lifecore实心基台模型和Lifecore螺栓固定基台模型的基台等效应力,Replace基台模型的螺栓等效应力峰值明显大于Lifecore螺栓固定基台的模型的螺栓等效应力峰值;Lifecore实心基台模型的种植体周骨壁应力略小于Lifecore螺栓固定基台模型的种植体周骨壁应力,而Lifecore实心基台模型的基台等效应力略大于Lifecore螺栓固定基台模型的基台等效应力;氧化锆基台模型与钛基台模型比较,两者无明显差异.结论 基台与种植体连接方式的不同对氧化锆瓷基台及种植体周骨壁应力的分布有影响,提示临床上应该根据患者情况选择最合适的基台;基台材料的改变对应力分布无明显影响,从生物力学考虑可以放心使用氧化锆瓷基台.     

Finite element analysis of the influence of implant inclination,loading position,and load direction on stress distribution

The selection of the appropriate alignment of an implant and the position of implantation are vital for its longterm success. Excessive load is generated around inclined implants, causing microcracks in the bone, which result in implant loosening and eventual failure. This study was designed to analyze the stress distribution caused by varying the degree of inclination of an implant body and varying the loading position and direction, using the finite-element method of stress analysis. Buccal and lingual two-dimensional simulation models of a cylinder implant, embedded in the first molar edentulous cross-section of the mandible, were prepared, and the stress distribution and maximum principal stresses were recorded. Regardless of the point and direction of loading, compressive stresses were relatively greater when the implant was inclined. This tendency became more pronounced when a 45° loading direction and eccentric loading were tested. For the inclined model, with a 45° loading direction, the compressive stress was observed on the cortical bone adjacent to the direction of inclination, while tensile stress was observed on the opposite side.     

连续动态加载下单种植体周围骨组织应力的三维有限元分析

目的:探讨一个咀嚼周期内连续动态加载对单种植体周围骨组织最大Von Mises应力分布的影响。方法:在同一牙种植体全瓷冠修复的三维有限元模型上模拟一个咀嚼周期0.875 s的连续动态载荷,应用ANSYS软件考察骨组织的最大VonMises应力并与假设的瞬间动态加载结果相比较。结果:一个周期动态加载0.151～0.260 s与0.261～0.300 s时种植体周围骨组织的最大Von Mises应力值比瞬间动态颊斜向舌加载与舌斜向颊加载时增加;卸载后0.574 s时种植体周围骨组织的最大Von Mises应力值在一个周期动态连续加载模式比瞬间动态舌斜向颊加载模式增加。结论:一个周期动态载荷中,力的连续加载使种植体周围骨组织的最大Von Mises应力值增加;在一个咀嚼周期末,最大Von Mises应力累积作用比较明显。     

三维有限元方法比较二种支抗形式关闭上颌拔牙间隙

目的 :建立关闭上颌第一前磨牙拔牙间隙的上颌骨三维有限元模型 ,比较 2种支抗形式在关闭上颌拔牙间隙时的区别 ,寻找一种安全可靠的加强支抗方法。方法 :应用螺旋CT扫描、计算机图象处理和CAD技术 ,建立关闭上颌第一前磨牙拔牙间隙的上颌骨三维有限元模型。在此基础上分别建立腭部种植体加强磨牙支抗、横腭杆加强磨牙支抗的加载模型。对 2种不同的支抗形式进行有限元分析、比较。结果 :腭部种植体支抗模型中的上颌第一恒磨牙的位移均明显小于横腭杆加强支抗模型 (P <0 .0 1) ,有高度统计学意义。结论 :腭部种植支抗能明显加强磨牙的支抗 ,这种作用优于横腭杆。     

Finite element contact analysis as a critical technique in dental biomechanics: A review

PurposeNonlinear finite element contact analysis is used to mathematically estimate stress and strain in a time- and status-dependent mechanical model. However, the benefits and limitations of this method have not been thoroughly examined.Study selectionThe current review summarizes the utility of contact analysis in characterizing individual stressors: (1) tooth-to-tooth contact, (2) restorative interface, and (3) bone–implant integration.ResultsOpposing tooth contact, friction, and sliding phenomena were simulated to estimate stress distribution and assess the failure risk for tooth enamel, composite, and ceramic restorations. Mechanical tests such as the flexural tests were simulated with the contact analysis to determine the rationale underlying experimental findings. The tooth–restoration complex was modeled with interface contact elements that simulate imperfect bonding, and the normal and tangential stresses were calculated to predict failure progression. Previous studies have used a friction coefficient to represent osseointegration adjacent to dental implants, but the relationship between interface friction and the bone quality is unknown. An understanding of the local stress and strain may better predict loss of osseointegration, however, the effective stress as a critical contributor to bone degradation and formation has not been established.ConclusionsContact analysis provides numerous benefits for dental and oral health sciences, however, a fundamental understanding and improved methodology are necessary.     

Three dimensional finite element analysis of the stress distribution around the mandibular posterior implant during non-working movement according to the amount of cantilever

PURPOSE

In case of large horizontal discrepancy of alveolar ridge due to severe resorption, cantilevered crown is usually an unavoidable treatment modality. The purpose of this study was to evaluate the clinical criteria for the placement of the aforementioned implant crown.

MATERIALS AND METHODS

The mandible model with 2 mm thick cortical bone and cancellous bone was fabricated from CT cross-section image. An external connection type implant was installed and cantilevered crowns with increasing offset of 3, 4, 5, 6, and 7 mm were connected. Vertical load and 30° oblique load of 300 N was applied and stress around bone and implant component was analyzed. A total of 14 cases were modeled and finite element analysis was performed using COSMOS Works (Solid works Inc, USA).

RESULTS

As for the location of the vertical load, the maximum stress generated on the lingual side of the implant became larger according to the increase of offset distance. When the oblique load was applied at 30°, the maximum stress was generated on the buccal side and its magnitude gradually decreased as the distance of the offset load increased to 5 mm. After that point, the magnitude of implant component''s stress increased gradually.

CONCLUSION

The results of this study suggest that for the patient with atrophied alveolar ridge following the loss of molar teeth, von-Mises stress on implant components was the lowest under the 30° oblique load at the 5 mm offset point. Further studies for the various crown height and numbers of occusal points are needed to generalize the conclusion of present study.     

下颌游离端义齿(牙合)支托设计的有限元分析

用三维有限元的方法,对设计了三种(牙合)支托的下颌单侧游离端义齿,分别在人工牙上采用九种不同的加载方法,对近基牙支持组织的应力和位移进行了研究分析,并进行统计学处理.结果远中(牙合)支托引起基牙支持组织的应力和位移值均最大;而近中(牙合)支托和双支托在近远中方向上,基牙牙周组织应力和位移的差异无统计学意义;无论是何种(牙合)支托应力和位移值均随加载点向远中移动过程中而逐渐减小.     

无牙颌一侧上颌骨缺损种植修复后的有限元应力分析

目的:探讨无牙颌一侧上颌骨缺损种植修复后在力作用下支持组织中的应力分布特点。方法:建立无牙颌一侧上颌骨缺损种植修复的三维有限元模型,观察计算机模拟的不同修复方式以及不同加载方式作用下骨组织中的应力分布情况。结果:无论何种加载方式,在单纯健侧种植修复时,1位种植体周围骨皮质应力值均很高;双侧种植修复后无论何种加载方式1位种植体周围骨皮质的应力值都大大降低。结论:患侧植入种植体能够降低单纯健侧种植时邻近缺损处的种植体周围骨皮质应力,使支持组织中应力分布均匀合理,提高修复成功率。     

种植体-基台连接设计对基台与基台螺丝受力影响的三维有限元分析

目的: 研究锥形固位、平台转移种植体的不同连接设计对基台及基台螺丝受力情况的影响。方法: 建立平台转移量分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mm并对应基台锥度分别为6°、8°、10°的种植体模型,分析各组模型受不同载荷时,基台及基台螺丝von-Mises应力及应变情况。结果: 随着平台转移量增大,基台与基台螺丝峰值von-Mises应力及应变增大,且平台转移量≥0.8 mm的模型在水平向力作用下,其峰值von-Mises应力高于690 MPa。水平向加力时,应力与应变随平台转移量增大的幅度最大,斜向加力时次之,垂直向加力时最小。81.67%的模型基台应力集中于基台颈部;所有模型基台螺丝应力均集中于基台螺丝头部与体部转折处。结论: 平台转移量增大使基台与基台螺丝在咬合过程中受力增大。为了减少种植修复后机械并发症的发生,建议在一定范围内选用平台转移量小的种植体。当平台转移量≥0.8 mm时,基台与基台螺丝最大应力超过纯钛的屈服强度,临床上应慎用该设计。