新的骨下牙植入物设计与有限元分析和机械验证:设计验证研究

科学领域:

• 生物材料工程 生物材料工程
• 牙科植入物学 牙科植入物学
• 医疗器械设计 医疗器械设计

背景情况:

• 严重的气囊骨再吸收对传统的内性牙植入物构成挑战.
• 没有牙的患者有显著的骨质损失需要替代的假肢解决方案.
• 骨下植入物提供了一个潜在的替代品,当骨高度或密度是不够的内选项.

研究的目的:

• 设计和制造具有最小体积的骨下牙植入物,以方便手术安置和粘膜覆盖.
• 为了确保长期最大限度的强度和功能的骨下植入物.
• 为牙无牙的患者提供可行的治疗选择,严重的骨和下骨再吸收.

主要方法:

• 骨下植入物是使用圆束CT扫描数据和有限元素分析 (FEA) 设计的,具有250MPa无限寿命极限应力目标.
• 设计被代地改进,以满足机械负载要求,专注于植入体积和骨固定螺丝的优化.
• 植入物使用Ti6Al4V合金通过激光粉末床融合技术制造.
• 机械测试包括静态 (450N) 和疲劳 (150N的500万个循环) 负载评估.

主要成果:

• 最初的设计在机械测试中失败,表明需要重新设计.
• 重新设计过程成功地优化了植入物体积和骨螺丝的放置,保持了抗性.
• 由Ti6Al4V合金制造的骨下植入物经受到了所有静态和疲劳机械测试,没有失败.
• 优化的植入物表现出对显著的闭合力有弹性.

结论:

• 用Ti6Al4V合金和激光粉末床融合技术制造的重新设计的骨下牙植入物是严重骨再吸收的无牙患者的成功替代品.
• 这些植入物符合苛刻的机械性能标准,为复杂的修复病例提供可靠的解决方案.
• 该研究验证了FEA指导设计和先进制造技术在开发针对患者的植入物解决方案中的有效性.