圆束计算机断层扫描基于骨植入物构造的有限元分析和与实验测量进行比较
Chengyao Gao1,2, Chenxu Yue1,2, Kangning Su1,2
1Department of Mechanical Engineering, Pennsylvania State University, University Park, PA 16802.
Journal of biomechanical engineering
|August 13, 2025
概括
圆束计算断层扫描 (CBCT) 能够对牙植入物生物力学进行有限元分析. 这种方法准确地预测了骨板的应变,尽管它高估了骨植入物接触区域的应变,为植入物规划提供了洞察力.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 生物力学 生物力学
- 牙科植入物学 牙科植入物学
背景情况:
- 牙植入物周围的生物机械环境对于其稳定性和成功至关重要.
- 之前的研究使用了微型X射线计算机断层扫描 (微型CT) 来进行现场生物机械分析.
- 圆束计算机断层扫描 (CBCT) 是一种更容易获得的临床成像方式.
研究的目的:
- 通过基于CBCT的有限元素方法 (FEM) 模型来研究周植入器骨生物力学.
- 计算和比较立即装载的植入物周围的骨中的三维应变分布与实验结果.
- 评估基于CBCT的FEM在预测骨压力及其临床影响方面的有效性.
主要方法:
- 基于Voxel的有限元素模型是从5个人类尸体骨样本的CBCT图像中构建的.
- 在现场进行生物机械实验以进行比较.
- 计算了三维应变分布,并进行了定量分析.
主要成果:
- 在骨植入物接触区域 (BIC) 观察到显著的菌株度 (>0.8%),影响了口腔和舌腔骨板.
- 较薄的口腔板显示出较高的应变度 (>0.8%),与较厚的舌腔板 (~0.6%) 相比.
- 基于CBCT的FEM与口腔和舌腔板平均最大主要应变的实验结果有很好的一致性,但过高估计了BIC应变的1.7.
结论:
- 基于CBCT的FEM有效地预测了牙科植入物周围口腔和舌腔骨板的应变.
- 鉴定出的菌株度,特别是在口腔板,可能有助于口腔骨的再吸收.
- 这些发现可以为生物力学引导的临床前评估和基于CBCT的植入物规划提供信息.
