種植體不同植入角度和不同骨皮質(zhì)厚度對其穩(wěn)定性影響的三維有限元分析.pdf

1、目的:利用Pro／ENGINEER4.0軟件,建立具有和臨床相似特性的種植體、骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)三維實體模型。以三維有限元方法分析種植體支抗在不同植入角度及不同骨皮質(zhì)厚度變化下對其穩(wěn)定性的影響、以及種植體在骨塊中的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律,為種植體的臨床選擇提供科學(xué)依據(jù)。
　　 方法:1.應(yīng)用Pro\E4.0軟件,建立骨松質(zhì)、種植體及不同厚度骨皮質(zhì)的實體模型,骨皮質(zhì)實體模型厚度以1mm-8mm為變化范圍,每1mm為遞增單位,共8個實體模型。利

2、用Pro\E4.0軟件裝配功能把種植體以30°、45°、60°、75°、90°分別組裝在包含骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)的骨塊上,共計40個工況,以.sat格式導(dǎo)出保存。2.把.sat文件直接輸入MSC.Patran前處理并對三維模型劃分網(wǎng)格,局部細(xì)化,生成.iges格式文件。3.利用MSC.Marc.Mentat有限元分析軟件設(shè)定種植體、骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)的材料參數(shù)；骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)、種植體的接觸關(guān)系；模擬種植釘在骨塊的約束條件:約束骨皮質(zhì)與骨松質(zhì)的骨塊

3、的4個邊角定義其X、Y、Z軸自由度為零；種植體頸部中心點處施加與頜骨骨塊平行的200g正畸力。比較分析不同角度和不同骨皮質(zhì)厚度對種植體穩(wěn)定性的影響,計算每種工況在受力情況下三維有限元模型每個節(jié)點應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)。采集具有代表性的Von Mises應(yīng)力來分析每個工況應(yīng)力變化并繪制應(yīng)力折線圖、應(yīng)力分布云圖。
　　 結(jié)果:1.獲得精確細(xì)致的種植體、骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)三維幾何模型,網(wǎng)格劃分準(zhǔn)確合理;其重建生物模型的形態(tài)相似性好；模型適用性強；

4、力學(xué)特性體現(xiàn)準(zhǔn)確性高。2.在保證種植體在骨塊外的有效長度前提下發(fā)現(xiàn)種植體越傾斜植入越會縮短種植體在骨塊的有效長度。3.在40組工況中,Von Mises應(yīng)力變化范圍主要在35.9MPa-12.6MPa之間,這個范圍相對安全,不會引起骨皮質(zhì)的吸收及破壞。4.分析Von Mises應(yīng)力發(fā)現(xiàn)角度對應(yīng)力的影響大多是30度>45度>90度>60度>75度。5.Von Mises應(yīng)力變化是隨骨皮質(zhì)厚度的增加而下降。
　　 結(jié)論:1.實驗方法

5、可靠,結(jié)果正確,分析指標(biāo)選擇合理,結(jié)果真實。2.種植體在骨皮質(zhì)厚度相同的情況下,植入角度為30度、45度時,因傾斜角度過小導(dǎo)致種植釘植入骨皮質(zhì)有效長度縮短,而90度太過直立植入骨皮質(zhì)減少,這兩種情況都會導(dǎo)致應(yīng)力過于集中不利于種植釘?shù)姆€(wěn)定性。而60度、75度既充分利用了骨皮質(zhì)支抗,又減少局部應(yīng)力過大,提示臨床選擇60度-75度左右的角度進行操作更好。3.相同植入角度在不同骨皮質(zhì)厚度的情況下,Von Mises等效應(yīng)力隨骨皮質(zhì)厚度增加而逐漸