螺纹型牙种植体即刻负载有限元模型的建立

    牙种植体的有限元分析中，模型的建立至关重要，模型的几何相似性、种植体骨界面性质的定义、材料力学性质、边界条件等与计算结果密切相关。用于种植体即刻负载相关研究的有限元模型应能反映出即刻负载的界面特点，具体表现在2个方面：一是即刻负载界面没有发生骨结合，骨组织与种植体为物理接触，在负载条件下两者会发生相对运动（微动）；二是为了获得最佳的初期稳定性，即刻负载界面往往存在初始应力（种植体直径大于所制备种植窝的直径所产生），但发生了骨结合的界面没有初始应力。以往的种植体有限元研究模型多为骨结合模型，即种植体骨界面定义为100%结合，界面单元被结合在一起，在载荷下不发生相对位移。虽然Huja、Pierrisnard等相继建立了种植体植入初期的非骨结合有限元模型，用于即刻负载的研究，但这些模型种植体骨界面的定义与即刻负载骨界面性质仍有较大差别，没有反映即刻负载种植体骨界面的重要特征：种植体骨界面存在初始应力。以往在研究牙种植体骨界面力学规律时，往往将牙种植体的螺纹形态简化为柱状表面或对称、非连续的数个齿牙形圆环，这与实际的连续螺纹形态相差甚远，势必会影响到界面力学的分析结果。因此，为获得准确的计算结果，有必要建立包含真实螺纹形态的牙种植体有限元模型。本研究旨在探索一种可行的建立包含真实螺纹形态的牙种植体即刻负载三维有限元模型的方法，所建模型界面性质为非骨结合界面并存在初始应力，为牙种植体即刻负载相关研究提供模型支持。

    1材料与方法

    1.1实验设备

    自行组装计算机：CPU1.8G，内存1.0G；软件：制图软件、ABAQUS有限元软件（HKS公司）。

    1.2即刻负载有限元模型的建立

    1.2.1螺纹型牙种植体、下颌骨骨块尺寸参照第四军医

    大学口腔医学院研制的螺纹型牙种植体（MDIC螺纹型种植体）建立牙种植体模型，种植体直径3.7mm、长13.0mm、螺距0.7mm、V型螺纹。牙种植体模型上部基台简化为直径6.0mm、高6.0mm的圆柱体。下颌骨立方骨块尺寸：10mm（近远中）×15mm（高度）×10mm（颊舌向）。立方体骨块颊舌、上下4个外表面画出密质骨层（1.2～1.5mm厚不等）。种植体及骨块模型见图1、2。

    1.2.2实体模型的生成和模型分元按照上述尺寸，利用画图软件绘出螺纹型牙种植体、下颌骨局部骨块三维立体几何模型；在骨块中绘制出包含螺纹形态的种植窝，此种植窝螺纹尺寸比种植体螺纹稍小，种植体与骨块装配后，螺纹界面产生过盈配合（图3）。