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牙齿种植-生物医学的有限元分析

发布于:2016-03-12 19:59
有限元分析

      牙齿种植也叫人工牙齿种植,并不是真的种上自然牙齿,而是通过医学方式,将与人体骨质兼容性高的纯钛金属经过精密的设计,制造成类似牙根的圆柱体或其他形状,以外科小手术的方式植入缺牙区的牙槽骨内,经过1~3个月后,当人工牙根与牙槽骨密合后,再在人工牙根上制作烤瓷牙冠。而有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)可利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。近年来,研究者们在牙齿种植有限元分析方面已经进行了很多尝试,本研究就此展开深入探讨。
      Chang CL等研究的目的是利用拓扑学最优化方法在有限元分析方法中的优势,去寻找牙植入物和用生物力学函数赋值,重新设计移植宏几何学方面多余的材料分配。通过商用ANSYS 11.0App设计出上颌骨第一磨牙部分、埋入植入物、基牙和上部结构的三维有限元模型。通过拓扑学最优化方法最终设计出四个有限元分析模型,即两个有粘合和接触界面的传统移植物,两个有粘合和接触界面的新移植物。模型材料具有致密网状骨质特性,同时具有各自完全正交各向异性和横断的各向同性。倾斜(200-N垂直和40-N水平)咬合面的填充物被应用在中央和远中的牙冠窝。
      有限元模型估算出新移植物可以被减少至传统移植物的17.9%,并且它们的生物力学性能是相似的,例如移植物的应力、移植骨合成物的应力、底部的位移,并且比起传统移植物具有更大的劲度。新移植物的优点是可以增加空间,允许更多的新骨向内成长,或者是帮助熔化更多的骨移植物进入到骨中以支撑移植物的稳定性并节省材料。与传统移植物相比,新移植物的优点是具有较高的应力水平。
      Lee JS等研究目的是用模拟加载压力有限元分析模型,调查骨植入物界面周围的压力分布和前上颌骨移植物负荷长度的作用。该实验用于研究的4mm直径,外部十六进制植入物长度不同(分别为8.5,10.0,11.5,13.0,15.0 mm)。前上颌骨假定为D3骨特性,所有的材料被假定为同性、均质和直线弹性的。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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