在各种骨库条件下对不同牙科植入物材料进行系统的生物机械评估,使用统计和特定主题的基于计算机的工作流程
Jan-Oliver Sass1, Iman Soodmand1, Ann-Kristin Becker1
1Research Laboratory for Biomechanics and Implant Technology, Department of Orthopedics, Rostock University Medical Center, Doberaner Straße 142, D-18057, Rostock, Germany.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|November 12, 2025
概括
牙植入物材料的硬度会影响骨应力,较低的硬度可能会减少应力屏蔽,但会增加接口应力. 然而,当考虑骨质变化时,这些影响在统计学上并不显著.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 生物力学 生物力学
- 计算机建模 计算建模
背景情况:
- 牙植入物的成功取决于骨植入物的相互作用.
- 材料的刚性是影响植入物周围应力分布的一个关键因素.
- 骨质量显著影响牙植入物的机械环境.
研究的目的:
- 在不同的骨质条件下计算评估具有不同材料刚度的牙科植入物骨植入物相互作用.
- 分析材料特性和骨质量对周围植入物应力和应变的影响.
- 研究骨质参数与机械反应之间的关系.
主要方法:
- 开发了一个特定的主题的数值工作流程,集成肌肉骨多体模拟 (MMBS) 和有限元素 (FE) 分析.
- 使用由cp-Ti,ZrO2,β-Ti和PEEK制成的牙科植入物模拟的紧缩场景.
- 对十种骨质变异进行了系统的统计分析和基于CT的两个特定对象的比较.
主要成果:
- 低度植入物增加了植入周围的应变和压力,但考虑到骨质的变化,这在统计学上并不显著.
- 皮层骨硬度与植入周骨应力有很强的相关性 (r=0.96).
- 脊椎骨硬度与最大 (r=0.71) 和最小 (r=-0.83) 主要应变相关;低质量的骨显示PEEK植入物压力/应变显著增加.
结论:
- 刚度较低的材料可能会减轻周围植入物应力屏蔽,但会增加骨植入物界面的应力.
- 在考虑个体间骨质量变化时,材料硬度对周植入应激的整体影响在统计学上并不显著.
- 皮层和脊椎骨硬度是影响牙植入物周围机械应力和应变的关键因素.
