不同螺纹形态种植体对颌骨应力影响的三维有限元比较研究

目的:探讨圆柱形螺纹种植体螺纹形态对骨组织应力分布的影响,为临床设计和选择最佳的螺纹形态提供理论依据。方法:建立了12种包含不同螺纹形态种植体的颌骨骨块三维有限元模型:1 mm、2 mm和3 mm矩形螺纹设计(S-1、S-2和S-3);90°、60°和30°V形螺纹设计(V-1、V-2和V-3);45°、30°和15°支撑形螺纹设计(B-1、B-2和B-3);45°、30°和15°反支撑形螺纹设计(R-1、R-2和R-3)。对所有模型进行应力分布和Von M ises应力峰值的比较。结果:垂直向加载下S-2、V-3、B-3、R-1、R-2和R-3螺纹表现出较好的应力分布状态,在颊舌向加载下S-1、S-2、V-3、B-3、R-2和R-3螺纹表现出较好的应力分布状态。结论:提示S-2、V-3、B-3、R-2和R-3螺纹设计均适用于圆柱形种植体,反支撑螺纹为圆柱形种植体的最佳螺纹设计选择。     

一侧下颌角受力对双侧关节盘及髁突软骨的影响

目的:利用三维有限元分析法,从生物力学角度探讨一侧下颌角受力瞬间双侧颞下颌关节(TMJ)关节盘及髁突软骨的相应变化及其与临床实际的关系。方法:建立下颌骨和TMJ共5个不同开口度(闭口位及1、2、3、4cm开口位)的三维有限元数字模型;于左侧下颌角下缘向上,施以与眶耳平面垂直的1000N压力。获取受力后双侧关节盘和髁突软骨产生的平均主应力的分布及其峰值大小。结果:(1)闭口位时,双侧关节盘和髁突软骨的平均主应力(EQV应力)峰值明显较小;(2)在不同开口位,关节盘EQV应力峰值多位于后带,髁突软骨则多位于前斜面;(3)关节盘EQV应力峰值始终是左侧大于右侧,而髁突软骨在闭口位及1、4cm开口位时左侧EQV应力峰值大于右侧,2、3cm开口位时则是右侧大于左侧;(4)双侧关节盘和髁突软骨的EQV应力峰值出现的部位基本对称。结论:(1)本组模型较精确地反映了实物,并且实验结果与临床实际相接近,解决了以往实验中遇到的一些问题,为TMJ的生物力学研究提供了新的途径。(2)稳定的咬合关系可以明显减小TMJ的间接损伤。(3)关节盘后带病变及髁突器质性病变可能由下颌骨一次性暴力创伤后造成的TMJ间接损伤引起;受力侧关节盘比对侧更易受损伤,而双侧髁突软骨都有受到严重损伤的可能。     

包含直径和长度连续变化种植体骨块三维有限元模型的建立

目的:利用计算机辅助设计软件与三维有限元分析软件的参数双向传递功能,建立包含直径和长度连续变化的种植体骨块三维有限元模型。方法:实验于2005-03/08在西安理工大学机械与精密仪器工程学院完成。①CAD(ComputerAidedDesign)计算机辅助设计软件(Pro/EWidefire2.0,ParametricTechnologyCorporation,USA)。AnsysWorkbench10.0有限元分析软件(SASIP,Inc,USA)。②应用CAD软件在计算机上建立包含修复体上部结构和种植体的下颌后牙区骨块。以第一前磨牙的横断切面作为基底面,将其进行近远中的拉伸形成三维的下颌骨骨块。牙槽嵴顶的皮质骨厚度变化为1.9～3.1mm,松质骨的近远中未被皮质骨包绕。模拟一圆柱形种植体,同时模拟高5mm的基台,基台和种植体简化为一个整体,在基台上模拟2mm厚的瓷修复体。设定种植体直径(D)和种植体长度(L)为变量,D变化范围为2.5～5.0mm,L变化范围为6.0～16.0mm。建成后三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性,利用AnsysWorkbench10.0软件中的Mesh命令,直接对模型进行智能网格划分,进行有限元分析。结果:在直径为3.5mm、长度为13.0mm时的颌骨VonMises应力分布云图上,VonMises峰值位于种植体颈部密质骨区。结论:应用AnsysWorkbench软件与CAD软件的参数双向传递的功能,使得种植修复中种植体直径和长度均连续变化的三维有限元模型建立得以实现。     

5种不同张口位时下颌骨颏部受力瞬间对TMJ关节盘及髁突软骨影响的有限元分析

目的:利用三维有限元分析法,从生物力学角度探讨颏部受力瞬间关节盘及髁突软骨的应力变化。方法:建立5个不同张口度(闭口位、1 cm、2 cm、3 cm、4 cm张口位)包含下颌骨的颞下颌关节(TM J)三维有限元数字模型;于颏部正中矢状面内分别施以与眶耳平面(参考平面)垂直、呈60°夹角、平行3个不同方向的1 000 N压力。获取受力后TM J(左侧)的关节盘和髁突软骨产生的平均主应力的分布情况及其峰值大小。结果:1)在不同施力方向、不同张口位时,关节盘EQV应力峰值多位于后带,髁突软骨则多位于前斜面;2)不同施力方向对比,平行施力时关节盘和髁突软骨平均主应力峰值明显较大;3)闭口位时,3个方向的力在TM J上产生的平均主应力峰值都明显较小。结论:1)本组模型较精确的反映了实物,并且实验结果与临床实际相接近,成功地解决了以往实验中遇到的一些问题,为TM J的生物力学研究提供了新的途径。2)关节盘后带病变及髁突器质性病变可能由下颌骨创伤后造成的TM J间接性损伤引起;颏部受到平行于正中矢状面的外力时,由前方打击颏部较下方打击引起的TM J间接性损伤更严重。3)稳定的咬合关系可以明显减小TM J的间接性损伤。