基于有限元法的引导骨再生用个性化钛网受力分析

目的基于有限元分析的方法,观察不同厚度、不同孔隙率、不同杆径单胞结构填充的钛网在垂直外力作用时的应力和位移分布,为颌骨缺损时引导骨再生的个性化钛网设计提供生物力学依据。方法分别以31-32缺失和33-37缺失的两位患者的下颌骨作为小尺寸钛网(S型)和大尺寸钛网(L型)的研究载体,分别重建颌骨模型,设计不同厚度、孔隙率及杆径的钛网,构建三维有限元模型,通过有限元方法分析钛网承力情况下的应力和位移分布。结果随着钛网厚度的增加,钛网的应力和位移呈现下降趋势;随着钛网孔隙率的增加,钛网的应力和位移呈现上升趋势;随着钛网杆径的增加,钛网的应力和位移呈现不同趋势,其中S型钛网呈现下降趋势,而L型钛网无明显变化。结论钛网厚度在0.4 mm及以上时,所有钛网的应力值均在安全等效应力范围内,考虑到钛网过厚会对黏膜产生刺激,0.4 mm厚度钛网更适合临床需要;S型的孔隙率在55%及以下,L型孔隙率在55%~68%时,应力值在安全等效应力范围内,提高钛网孔隙率可以提供更充足的血液通道给黏膜,降低黏膜缺血萎缩与开裂的风险,L型钛网应尽量选择68%孔隙率,S型钛网选择55%孔隙率;S型钛网杆径在0.7 mm及以上,L型钛网杆径在0.5 mm及以上时,S型和L型钛网均可满足强度要求,综合孔隙率等因素,考虑杆径越大对黏膜刺激增大,因此0.7 mm杆径的钛网更适合临床需要。