穿下颌种植体周围骨界面应力分析

目的：探讨穿下颌种植体数目，钛金基板对穿通下颌骨种植体周围骨界面应力分布的影响。方法：本研究采用ANsys5．7三维有限元分析软件对经CT扫描后的无牙下颌骨进行建模分析，得出不同条件下穿下颌种植体（二单位、四单位，加与未加基板）周围骨界面颈部骨皮质，松质骨上1／3，松质骨中1／3，松质骨下1／3，下颌骨下缘骨皮质及种植体尖部的最大拉应力，最大压应力，位移值。结果以统计直方图，应力分布图等表示。结果：二单位加连接杆加基板穿下颌种植受唇舌向加载时，最大拉应力及压应力均表现在颈部骨皮质的唇侧及舌侧，受近远中向加载时，最大拉应力表现在左侧种植体左侧的骨皮质颈部，最大压应力表现在右侧种植体的右侧骨皮质颈部，受垂直向加载时，最大拉应力表现在种植体的尖部，最大压应力表现在颈部骨皮质及种植体尖部。位移分布规律与应力分布相对应。四单位加连接杆加基板穿下颌种植在受各向加载时，应力分布及位移分布规律基本同二单位式，但相对的应力值较小。未加基板穿下颌种植在受各向加载时，其应力分布规律与加基板者基本相似，但加基板种植的根部应力小于未加基板者，而种植体尖部应力较大。结论：增加穿通式种植体的数目，可以减小种植体周颈部密质骨的最大应力值，加基板多个穿通式种植可以分散下颌骨下缘应力集中。提示：在进行穿通式种植覆盖义齿修复的临床应用中，应考虑增加种植体的数目并在下颌骨下缘使用基板连接。     

不同种植体外形设计对上颌窦提升术后种植体周围应力分布的影响

目的：比较不同种植体外形设计对上颌窦提升术后种植体周围生物力学的影响。方法：在D3型上颌骨简化模型上利用三维有限元法分析3种不同外形设计的种植体在植骨与不植骨条件下的应力分布情况。假设所有材料都是线弹性、连续材料,向种植体施加150 N的倾斜力,测量种植体周围骨组织的最大等效力（equivalent von-Mises,EQV）。采用Ansys Workbench 14.5软件包对数据进行测量分析,采用SPSS 17.0软件包对数据进行统计学分析。结果：各组应力集中区域均位于种植体颈部皮质骨区域。不同种植体外形设计对种植体周围皮质骨最大EQV值无显著影响,但锥形种植体较其他种植体的周围松质骨最大EQV值显著上升,上颌窦提升术后植骨可以降低各组种植体周围最大EQV值。结论：锥形种植体用于上颌后牙区种植修复时,可能引起种植体周围松质骨应力变大,增加种植体周围骨吸收的风险。上颌窦提升后植骨,可降低种植体周围压力负载。     

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。     

平台转换种植体周围应力分布的三维有限元分析

目的:分析平台转换种植体周围的力学分布特点。方法:利用CATIA画图软件,建立种植体支持的上颌第一前磨牙三维模型,分析垂直向和斜向加载条件下平齐对接(PM)和平台转换(PS)种植体周围的应力分布差异;比较不同材料基台平台转换冠修复后种植体周围的应力分布差异。结果:①PS型种植体在垂直加载和斜向加载时种植体周围骨组织内最大von Mises应力值均较PM型小。②不同材料基台种植体周围应力分布云图相似,应力均集中在种植体颈部。结论:①PS种植体周围骨组织最大应力值较PM种植体小,但基台、中央螺丝、种植体的应力增大。②斜向加载较垂直向加载种植体周围应力值大大增加,特别是基台及种植体部位较为明显。③基台材料对种植体周围应力值无明显影响。     

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。     

种植体-基台连接形式对种植体周围骨组织应力分布的影响

目的分析种植体-基台连接形式对种植体周围骨组织应力分布的影响，从生物力学角度探讨平台转换连接形式防止或减少种植体周围骨吸收的可能机制。方法利用COSMOSM2．85软件包建立种植体支持的下颌第一磨牙三维有限元模型，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）。采用垂直和斜向两种形式加载，载荷均为200N，比较两种模型种植体周围骨组织的应力分布情况以及种植体-骨界面颊舌侧相同位置的von Mises应力大小。结果不同加载条件下两种模型种植体周围骨组织应力集中在种植体颈部颊舌侧骨皮质内，斜向加载时最大von Mises应力值高于垂直加载时。模型A和模型B骨组织内最大von Mises应力值在垂直加载时，分别为11．61MPa和7．15MPa，斜向加载时分别为22．07MPa和11．87MPa。距离种植体-基台连接处越远，von Mises应力值越小，骨皮质到骨松质交界处的应力变化最明显。与模型A相比，模型B种植体-骨界面相同节点的最大von Mises应力值较小。结论与平齐对接形式相比，平台转换设计可改善种植体周围骨组织的应力分布，降低种植体颈部骨组织所受的应力。     

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。     

不同基台时种植体支持全瓷单冠的应力分析

目的：观察氧化铝、氧化锆全瓷基台和钛基台支持时种植体全瓷单冠各部位的应力分布情况。方法：建立种植体支持下颌第一前磨牙全瓷单冠的三维有限元模型，基台分别选用氧化铝、氧化锆和钛，采用垂直和水平加载两种方式，分析全瓷冠、基台、种植体及其周围骨组织的应力分布情况和最大应力。结果：全瓷基台和钛基台支持时应力分布基本类似，最大应力在水平加载时大于垂直加载时。全瓷冠内部应力集中在加载部位和舌侧肩台处，全瓷基台支持时最大应力无明显差异，稍低于钛基台支持时。基台内部应力集中在基台-种植体连接处的颊侧，瓷基台内部的最大应力高于钛基台，位移量小于钛基台。种植体及骨组织内部应力集中在种植体颈部皮质骨，最大应力在垂直加载条件下不同基台时无明显差异，在水平加载条件下钛基台高于全瓷基台。结论：全瓷基台支持时全瓷冠、种植体和骨组织内部应力较小；两种全瓷基台内部应力无明显差异，均高于钛基台。     

牙种植体即刻负载骨界面应力分布的三维有限元分析

目的：用三维有限元法分析牙种植体即刻负载骨界面的力学特性。方法：采用CT扫描和自主开发的USIS软件建立螺纹种植体即刻负载的三维有限元下颌骨模型，用ANSYS计算垂直加载、颊舌向450及近远中向45°加载150N力时种植体骨界面的Yon Mises应力、应变值。结果：垂直加载时骨界面的Yon Mises应力集中于颈部舌侧骨皮质，应变分布均匀，以颈部骨皮质、底部颊侧骨松质及颊侧螺纹接触部位的松质骨较为集中：颊舌向加载时骨界面的Yon Mises应力也集中于颈部舌侧骨皮质，但最大值是垂直加载时的4．15倍，应变分布不均匀，主要集中于颈部舌侧骨皮质，最大值是垂直加载时的3．98倍；近远中斜向加载时骨界面的Yon Mises应力集中于颈部远中侧骨皮质，最大值是垂直加载时的3．72倍，应变集中于底部近中侧骨松质，最大值是垂直加载时的1．51倍。结论：即刻垂直加载时，种植体周围骨质应力及应变无明显集中，分布较均匀，颊舌向及近远中向加载时应力、应变明显增大，分布不均匀。     

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。     

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。     

纳米羟基磷灰石/聚醚醚酮复合种植体受力的三维有限元分析

目的:评价纳米羟基磷灰石/聚醚醚酮(Nano-hydroxyapatite/Polyetheretherketone ,n-HA/PEEK)仿生种植材料受力时种植体及其周围骨组织的应力特征,为该种植材料的临床运用提供生物力学依据。方法:根据CT扫描数据及种植体产品数据建立包括牙槽骨、种植体的三维有限元模型,比较在150N垂直加载条件下n-HA/PEEK和钛种植体周围骨皮质及骨松质的应力分布。结果:两种材料应力分布规律:紧邻种植体颈部的骨皮质应力最大远离处逐渐减小,皮质骨内两种材料的表面最大应力有显著性差异(P<0.05)。负重时钛金属种植体其表面应力波动变化范围增大,容易形成应力集中。同骨组织具有相似弹性模量的n-HA/PEEK材料表面应力分布更均匀。结论:n-HA/PEEK材料更有利于将种植体所受载荷以应力的形式传递到周围骨组织中去,有利于保持骨结合面的长期稳定。     

上颌窦底提升不同高度对种植义齿受力影响的三维有限元分析

目的:研究上颌窦底提升后种植义齿修复时,不同提升高度对种植体-骨界面应力状况的影响,为其临床应用提供生物力学参考依据。方法:采用健康志愿者的CT扫描数据,通过Mimics 11.0软件,建立上颌第一磨牙缺失、含上颌窦的上颌骨三维有限元模型,并模拟植入10 mm长标准种植体1枚。模拟上颌骨骨量不足,建立上颌窦底分别提升2、4、6 mm的种植义齿模型,并以无需窦底提升的种植义齿模型为对照。分别从垂直、颊向30°和舌向30°三个方向,对种植义齿上部结构牙冠咬合面中心点施加100 N的集中载荷,用三维有限元分析方法对不同模型的种植体-骨界面进行应力分析。结果:各模型在同一加载条件下,皮质骨的应力最大,松质骨和人工骨的应力值接近。随着窦底提升高度的增高,种植体颈部周围骨组织的应力总体呈先降后升的趋势,在提升高度为4 mm时最小。颊舌向加载时产生的应力远大于垂直载荷下产生的应力。结论:上颌骨后部骨量不足时,上颌窦底提升植骨可以大大改善种植体-骨界面内应力,植骨高度为4 mm时,种植体-骨界面应力总体最小;垂直载荷更有利于种植体-骨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。     

全下颌牙种植义齿及支持组织应力的三维有限元分析──Ⅱ． 固定式种植义齿在三种加载方式下应力分析比较

采用三维有限元法考察全下颌种植固定义齿在正中均布加载、集中加载，前伸加载下，其种植体－支架、人工牙、皮质骨、松质骨的应力分布变化规律。结果显示：①三种加载方式的种植体颈部及周围骨界面应力增高，以叶状种植体最明显，但种植体－支架、支持骨应力分布趋于均匀，分布规律近似，提示临床设计具有力学可行性；②全下颌牙种值固定义齿由刚性较好的支架能有效地分散载荷。     

种植体直径和长度在Ⅳ类骨质中的优化选择

目的:应用Ansys DesignXplorer模块,进行圆柱形种植体直径和长度同时连续变化时对Ⅳ类骨质的颌骨应力影响的分析。方法:建立了包含圆柱状种植体的下颌骨Ⅳ类骨质的骨块三维有限元模型,设定种植体直径(D)变化范围为3.0～5.0mm,种植体长度(L)变化范围为6.0～16.0mm,观察D和L变化对颌骨Von Mises应力峰值的影响。同时进行颌骨Von Mises应力峰值对变量的敏感度分析。结果:随着D和L的增加,垂直向加载时,皮质骨、松质骨的EQV应力峰值分别降低了63.9%和87.9%,颊舌向加载时,皮质骨、松质骨的EQV应力峰值分别降低了76.2%和92.7%;当D>4.0mmL>11.0mm时,应力峰值的响应曲线的切斜率位于-1～0之间;在垂直向加载和颊舌向加载时,变量L和D分别对皮质骨的EQV应力峰值的影响更明显。结论:颊舌向力的力学分布更易受种植体参数影响;松质骨的应力更易受种植体参数影响;种植体直径增加更有利于改善颌骨颊舌向加载下的应力分布,种植体长度的增加更有利于改善皮质骨垂直加载下的应力分布。从生物力学角度而言,对于Ⅳ类骨质在临床上选择种植体时,种植体的直径应≥4.0mm,种植体的长度应≥11.0mm。     

天然牙─游离端叶状种植体联合固定义齿三维有限元研究──Ⅰ.对分散载荷的应力分析

采用3D－FEM分析天然牙─游离端叶状种植体联合支持的固定义齿在分散载荷下的应力和位移规律，结果发现：垂直向加载时，天然基牙最大位移小于种植体最大位移，但二者很接近；天然基牙的应力集中区位于颈部，根尖部牙周膜应力值较低；种植体远中拉颈部及相应区域皮质骨界面为高应力区；斜向加我时各结构应力值较垂直加我相比增大显著，应力分布情况也发生改变，两种基牙的最大位移值仍很接近，     

天然牙-游离端叶状种植体联合固定义齿三维有限元研究：Ⅰ．对分散载荷的应力分析

采用3D-FEM分析天然牙-游离端叶状种植体联合支持的固定义齿在分散载荷下的应力和位移规律。结果发现：垂直向加载时，天然基牙最大位移小于种植体最大位移，但二者很接近；天然基牙的应力集中区位于颈部，根是部牙周膜应力值较低；种植体远中桩颈部及相应区域皮质骨界面为高应力区；斜向加载时各结构应力值较垂直加载相比增大显著，应力分布情况也发生改变．两种基牙的最大位移值仍很接近。     

上颌前牙区种植方案中角度设计的三维有限元分析

目的 采用有限元法观察分析不同种植体植入角度与不同角度基台联合运用时种植体周骨组织的应力分布及种植体的位移情况,为上颌前牙区种植修复方案的设计提供依据。方法利用锥形束CT（cone beam computed tomography, CBCT）建立包含部分上颌骨、种植体（4.3 mm×11.5 mm）、基台及上部修复体（氧化锆全瓷冠）的三维有限元模型,以种植体植入角度A,即种植体长轴与理想长轴之间的夹角 (0°、5°、10°、15°、20°、25°)和基台角度B,即基台长轴与种植体长轴之间的夹角(0°、5°、10°、15°、20°、25°)建立有限元模型。在模型上与牙冠长轴呈130°、舌侧切端下2 mm,模拟大小为178 N的力加载,采用Ansys13.0软件观察种植体周围皮质骨、松质骨的最大主应力值、分布情况和种植体的位移。结果建立了16个符合实际情况的不同种植修复方案的上颌中切牙种植义齿的三维有限元模型;各种修复方案的种植体—骨界面应力分布特点相同,应力集中在种植体颈部及根部;在相同的植入角度下,基台角度越大,种植体周围皮质骨、松质骨的最大主应力峰值及种植体位移峰值均越大。在相同的基台角度下,种植体的植入角度越大,种植体周围皮质骨、松质骨的最大主应力峰值及种植体位移峰值均越大;植入角度或基台角度大于20°时,种植体周围皮质骨、松质骨的最大主应力峰值及种植体位移峰值增加幅度较大。结论种植体的植入角度和基台角度均与种植体周围皮质骨、松质骨的最大主应力峰值及种植体位移峰值呈正相关关系,应尽量减小种植体的植入角度和基台角度,尤其是需要严格掌握种植体的植入角度。从应力、位移考虑,前牙区种植体植入角度和基台角度在20°以内为佳。大于20°时,应力有明显升高趋势,增加种植成功的风险。     

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.     

种植体根尖部与上颌窦底皮质骨的关系对上颌后牙区种植影响的三维有限元分析

目的    利用三维有限元分析方法评估种植体根尖部与上颌窦底皮质骨的关系对上颌后牙区种植的生物力学影响。方法    应用计算机辅助设计（computer assisted design,CAD）软件建立标准种植体及上颌后牙区三维有限元模型（M1 ~ M6）,皮质骨厚度均为1 mm,依据牙槽骨高度不同（10 ~ 14 mm）,种植体根尖部与上颌窦底皮质骨的关系如下。M1：种植体根尖部穿通上颌窦底皮质骨（窦底皮质骨的上表面与种植体根尖部位于同一平面）;M2：种植体根尖部进入窦底皮质骨厚度的一半;M3：种植体根尖部恰好接触窦底皮质骨的下表面;M4 ~ M6：种植体根尖部分别距离窦底皮质骨的下表面1、2、3 mm。采用129 N斜向加载,分别置于即刻负载与常规负载条件下,计算其应力分布、最大von Mises应力、种植体的最大位移和共振频率。结果    除M1即刻负载外,最大von Mises应力均集中于种植体颈部周围的牙槽嵴顶皮质骨表面。无论即刻负载或常规负载下,种植体根尖部进入或穿通窦底皮质骨时,牙槽嵴顶皮质骨的最大von Mises应力降低,窦底皮质骨的最大von Mises应力增加,种植体的轴向共振频率显著增加,颊舌向共振频率显著降低。即刻负载条件下,当种植体进入或穿通窦底皮质骨时,其最大位移尤其是根尖部的最大位移小于其他情况下的最大位移。常规负载条件下,种植体颈部与根尖部的最大位移几乎不受种植体根尖部位置的影响。结论    种植体根尖部与上颌窦底皮质骨的相对位置关系对种植体周围组织的应力分布、种植体的最大位移以及共振频率均有一定影响。种植体根尖部进入或穿通上颌窦底皮质骨有利于改善应力分布,减少种植体根尖部的位移,增加种植体的稳定性,尤其在即刻负载下作用显著。