仿生种植牙模型的三维有限元研究论文

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1、仿生种植牙模型的三维有限元研究论文王宗篪，庄国铭，谢培庆，赖森财【关键词】牙种植；牙周膜；牙模型；有限元分析；牙应力摘要:目的研究仿生种植牙、天然牙和骨性结合种植体3种模型骨界面上的应力分布，从理论上探讨种植体的新模型。方法应用螺旋CT对上颌中切牙标本进行扫描，分别建立仿生种植牙、天然牙和骨性结合种植体模型，对3个模型施加同样的载荷，应用SuperSAP93软件.freelplant,naturaltoothandosseointegratedimplant,andtostudytheneodeloftheimpla

2、ntintheory.MethodsTheshapedataofthecentralmaxillaryincisorareobtainedbyhelixCT,thenthethreedimensionalfiniteelementmodelsofthebionicimplant,naturaltoothandosseointegratedimplantcanbesetup,respectively.Stressdistributionofthenaturalperiodontalmembrane,bionicperi

3、odontalmembraneandtheboneinterfaceofthethreemodelsarecalculatedoutbySuperSAP93,eloadexertedtothethreemodels.ResultsThestresschangeoftheinsideandoutsidesurfaceofthenaturalperiodontalmembraneandbionicperiodontalmembraneisinthesametendency.Thestressconcentrationap

4、pearsinthecervixoftheosseointegratedimplant.ThemaximumVonMisesstressplantandthenaturaltoothchangesevenlyfromtheircervixtotheirroots,thestressconcentrationdoesn'tappearinthecervix.ConclusionThebionicperiodontalmembranehasthesamefunctionasthenaturalperiodontalmem

5、brane.Ithasthedispersingandcushioningactionagainststress,anditmakethestressoftheboneinterfaceofthebionicimplantdistributeevenly.KEYATOMSensation4，德国Seimens公司）对标本进行断层扫描，断面与牙长轴垂直。扫描的层间距为0.5mm，层厚0.5mm（层间损失小，可忽略不计），得到46幅二维扫描断层图像，再按文献8建立起六面体为单元的天然牙、仿生种植体和骨性结合种植体三维有限

6、元模型，3个模型分别有24656个节点、21390个单元。1.2材料参数与实验条件材料参数见表1。将3个有限元模型中各种材料和组织假设为连续、均质、线性、各向同性的线弹性材料。材料受力为小变形。模型的边界条件简化为牙槽骨外周围固定约束。对3个有限元模型施加同样载荷，加载荷的部位为舌侧切1/3与中1/3交界处，加载方向与牙长轴呈30°夹角，载荷为100N。取VonMises应力作为衡量应力水平的主要指标，对天然牙周膜和仿生牙周膜上的应力分布以及3种模型骨界面上应力分布进行比较分析。表1模型中各组成部分的材料特性（略）2

7、结果垂直牙长轴方向从颈部到根端部均分7个截面，截面1为颈部，截面4为牙根正中部，截面7为牙根端部。在加载荷作用下，通过SuperSAP93有限元分析软件的计算，天然牙和仿生种植牙牙周膜内外表面上最大VonMises应力分布、3种模型骨界面上最大VonMises应力分布以及仿生膜取不同弹性模量下仿生种植牙模型骨界面上最大VonMises应力分布见图1～4。2.1天然牙周膜应力分布天然牙周膜内表面上最大VonMises应力沿牙长轴方向是递减变化的，高应力区出现在牙颈部区域，达到17.68MPa，牙根中部和牙根端部区域应力

8、都比较小了，牙根端部的应力大约是颈部的1/5，只有3.66MPa，应力变化幅度达到Δσvom=14MPa，说明牙周膜内表面应力沿牙长轴方向分布很不均匀（图1）。天然牙周膜外表面上的最大VonMises应力沿牙长轴方向变化与内表面的情况有很大不同。沿牙长轴方向，从颈部到牙根中部的应力是缓慢减小的，到牙根正中部达到最小值后，应力随之往根端又缓慢增大