种植体－基桩界面结构的三维有限元应力分析-第三军医大学学报

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1、种植体－基桩界面结构的三维有限元应力分析【摘要】目的研究连接方式对种植体－基桩界面受力的影响。方法利用三维有限元方法，分析比较Spline、外六边、内六边及MorseTaper连接方式的种植体、基桩及中央螺钉在预负荷、垂直载荷200N、垂直载荷500N及斜向载荷100N作用下的应力分布情况。结果中央螺钉的最大应力值位于螺钉头部与螺杆交接处；Spline种植体的最大应力值位于突起根部，该连接方式的中央螺钉的应力值高于种植体和基桩；侧向载荷使种植体－基桩连接各部件的应力明显增大。结论Spline连接方式的中央螺钉可以起到弱连接的作用；临床上应尽可能减小种

2、植义齿受到的侧向力以保证种植体－基桩界面的长期稳定性。【关键词】种植体；应力分析；接触分析；三维有限元Threedimensionalfiniteelementanalysisofstressdistributionofimplant-abutmentinterfaces【Abstract】ObjectiveToinvestigatetheeffectofinterfaceonstressdistributionofimplant-abutmentjoint.MethodsThree-dimensionalfiniteelementanalysisw

3、asusedtodeterminestressdistributionoftheimplant,abutmentandscrewofdifferentinterfacesunderpreload,200Nand500Nverticalload,and100Nobliqueload.ResultMaximumVonMisesstressofscrewconcentratedatthejointofthescrewheadandthescrewshank.MaximumVonMisesstressoftheSplineimplantlocatesatth

4、erootoftheprojections.Lateralloadcausesdramaticallyincreaseofthestressoftheimplant-abutmentjoint.ConclusionCentralscrewoftheSplinesystemplaysaroleofweaklink.Itisrecommenedtodiminishthelateralstressoftheimplantrestorationinordertoensurethestabilityoftheimplant-abutmentjoint.【Key

5、word】finiteelementanalysis；stress；implant-abutmentinterface；contactanalysis种植体一基桩的连接方式决定着其就位、连接强度、抗旋转性等，该界面的稳定性是影响种植义齿成功的一个重要因素[1]。Spline连接方式是通过植入体向冠方延伸的六个突起插入基桩相应的凹入部位而结合，该连接方式在引入口腔领域以前，主要应用于航天工业中，实践证明该连接方式具有良好的抗旋转作用[2]。但是目前尚没有Spline与其他连接方式的深入对比研究，另外，Spline连接方式在外载荷作用下的受力情况也尚未见

6、报道。本实验通过三维有限元方法，分析比较Spline和其他三种常见的连接方式（即外六边、内六边及MorseTaper）在不同载荷下的应力分布情况。目前国内有限元方法主要为线性分析[2]，本实验通过有限元方法中的接触分析（非线性）对种植体－基桩界面的应力分布进行研究，为国内在有限元分析中开展非线性分析进行探索。1.材料和方法1.1建模根据相关数据[3]，在三维建模软件Pro/EngineerWildfire2.0中建立Spline种植体（长10Cm，直径3.75mm）、相应粘固型基桩、中央螺钉及一个均匀厚度0.5mm的帽状冠模型（相当于烤瓷牙底层冠）。

7、在Spline模型界面的基础上修改，获得外六边、内六边和MorseTaper连接方式的种植体－基桩模型（图1）。将不同连接方式的模型从Pro/E完整导入有限元软件AnsysWorkbench9.0[4]。Spline外六边内六边MorseTaper图1四种连接方式种植体－基桩模型1.2材料参数、假设、边界条件四种连接方式的种植体、基桩及中央螺钉均设为钛合金材料，即Ti-6A1-4V（杨氏模量110GPa，泊松比0.35）[5]，帽状冠设为金合金材料（杨氏模量100GPa，泊松比0.3）。假设模型材料为连续、均匀、各向同性、线弹性材料。根据相关文献，对

8、种植体外螺纹所有节点施加刚性约束[6]。1.3接触区域的设置本实验研究种植体-基桩界面的问题，涉及有限元分析