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微型種植體一般都是體積小、植入部位靈活、術(shù)式簡單、創(chuàng)傷小、可即刻加力、患者易耐受、療程短、價格經(jīng)濟等優(yōu)點，作為一種新興的支抗方式越來越受到臨床正畸醫(yī)師的關(guān)注。根據(jù)臨床需要，微型種植體可能承載不同方向、不同角度的外力，產(chǎn)生三維方向的力矩。以往研究大多集中于在二維方向研究微型種植體植入與加載力的關(guān)系，而缺乏微型種植體植入方向與加載力方向變化對支抗效果影響的研究。為此，本研究應(yīng)用I-DEAS有限元分析軟件，通過建立微型種植體-骨模型，分析微型種植體-骨界面的應(yīng)力及位移情況，為微型種植體的臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
微型種植體的幾何形態(tài)參照臨床常用尺寸，設(shè)定為刃狀螺紋圓柱型鈦釘，全長8.0 mm，螺紋部分長5.0 mm，螺紋部直徑1.2mm，螺紋深度0.2 mm，螺紋間距0.3 mm。
將骨模型簡化為骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)的長方體骨塊，骨皮質(zhì)的厚度設(shè)定為1.0 mm，骨松質(zhì)在垂直方向上比微型種植體的根尖端高出2.0 mm。
微型種植體模擬30°傾斜植入骨塊，骨外余留3.0 mm(無螺紋)，正畸力加載于種植體頂部，方向恒定、始終與植入處骨塊表面平行。設(shè)定第一次加載時，正畸力方向與微型種植體在骨表面的投影線方向相同，此時投影線與正畸力方向一致為0°。在保持加力方式、種植體與植入處骨表面夾角不變的情況下，將微型種植體在水平方向上旋轉(zhuǎn)180°，其投影線在骨表面上形成以植入點為圓心，投影線為半徑的半圓。投影線與正畸力方向相同時為0°，投影線與正畸力方向相反時為180°。四等分半圓，投影線方向依次為0°、45°、90°、135°、180°，即代表5種不同的微型種植體植入方向。
微型種植體-骨實體模型的建立應(yīng)用I-DEAS軟件，按照所選用的微型種植體外形參數(shù)、簡化骨塊的設(shè)計方案，分別建立三維實體模型，并通過布爾減運算修改骨模型，生成與微型種植體外螺紋匹配的骨實體模型的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)參數(shù) 模型中各種材料均設(shè)置為連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的線彈性體。微型種植體材料為鈦，其彈性模量為103400 MPa、泊松比0.35，骨皮質(zhì)彈性模量為13700 MPa、泊松比0.30，骨松質(zhì)彈性模量為1370 MPa、泊松比0.30。
應(yīng)用I-DEAS軟件對微型種植體、簡化骨塊實體模型分別進行智能尺寸網(wǎng)格劃分，模型的劃分采用十節(jié)點四面體單元，各單元間有足夠的穩(wěn)定性，材料的變形為小變形，各截面之間均不產(chǎn)生相對滑動。將微型種植體及簡化骨塊的各自有限元模型按照兩界面各節(jié)點連接，生成微型種植體-骨的三維有限元模型，模型單元總數(shù)為16691，節(jié)點總數(shù)為28018。
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