基于三重周期性最小表面 (TPMS) 的多孔牙植入物结构的优化设计
Songqing Chen1, Xiaoying Liu1, Chenjian Liao1
1School of Electromechanical and Automation, Huaqiao University, Xiamen, Fujian, China.
Biomedizinische Technik. Biomedical engineering
|August 20, 2025
概括
使用三次周期最小表面 (TPMS) 的优化多孔牙植入物减少应力屏蔽并改善骨整合. 具有40-60%孔径的TPMS设计提供了平衡的机械性能,以增强骨质整合.
科学领域:
- 生物材料工程
- 医疗器械设计
- 计算模型
背景情况:
- 由于与骨之间的弹性模量不匹配, 牙植入物面临着应力屏蔽的挑战.
- 通过控制植入物多孔性和表面结构,可以增强骨质整合.
研究的目的:
- 使用三次周期最小表面 (TPMS) 架构优化多孔牙植入物设计.
- 通过控制多孔性来减轻应力屏蔽和改善骨质整合.
主要方法:
- 使用MathMod和Rhino软件建模D型和G型TPMS架构.
- 使用有限元分析 (FEA) 评估各种孔隙度的机械性能和应力分布 (40%,60%,80%).
- 在负荷下对患者特定的下模型中分析了应力分布.
主要成果:
- D型和G型TPMS结构都满足了≤60%的孔隙度的机械要求.
- 在D型中观察到最优的应力转移率为60%;在G型中观察到80%的应力转移率超过了度.
- 多孔设计减少了30-50%的应力差异,减轻了应力屏蔽,并促进了骨生长.
结论:
- 基于TPMS的多孔植入物 (40-60%的多孔性) 平衡机械强度和应力分布,以实现个性化骨适应.
- 这些设计显示了增强骨质整合和减少应力屏蔽的潜力.
- 建议通过体外实验进一步验证长期稳定性.
