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
9页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Morse Taper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Three dimensional finite element analysis of stress distribution of implant-abutment interfaces【Abstract】 Objective To investigate the effect of interface on stress dis
2、tribution of implant-abutment joint. Methods Three-dimensional finite element analysis was used to determine stress distribution of the implant, abutment and screw of different interfaces under preload, 200N and 500N vertical load, and 100N oblique load. Result Maximum Von Mises stress of screw concentrated at the joint of the screw head and the screw shank. Maximum Von Mises stress of the Spline implant locates at the root of the projections. Lateral load causes dramatically increase of the str
3、ess of the implant-abutment joint. Conclusion Central screw of the Spline system plays a role of weak link. It is recommened to diminish the lateral stress of the implant restoration in order to ensure the stability of the implant-abutment joint.【Key word】finite element analysis;stress;implant-abutment interface;contact analysis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,
4、另外,Spline连接方式在外载荷作用下的受力情况也尚未见报道。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Morse Taper)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/Engineer Wildfire 2.0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)。在Spline模型界面的基础上修改,获得外六边、内六边和Morse Taper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Ansys Workbench 9.04。 Spline 外六边 内六边 Morse Taper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
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