基于SLM的梯度多孔牙種植體力學特性

曾壽金，王靖，何偉輝，許明三，韋鐵平

基于SLM的梯度多孔牙種植體力學特性

曾壽金，王靖，何偉輝，許明三，韋鐵平

（福建工程學院 a.福建省智能加工技術及裝備重點實驗室 b.機械與汽車工程學院，福州 350118）

確定既滿足強度要求又能夠有良好長期穩定性的梯度多孔牙種植體最佳孔隙值。設計4組不同孔隙率（G30、G40、G50、G60）的梯度多孔結構樣件及均質多孔樣件S30，選區激光熔化（SLM）成型后通過準靜態壓縮試驗對其力學性能進行研究，測量出樣件的彈性模量和屈服強度。通過有限元分析評估不同孔隙率種植體及對應下頜骨組織的應力分布。相較于實體鈦合金結構（110 GPa），多孔結構的彈性模量（13.47～15.88 GPa）已完全符合人體自然骨組織（2～20 GPa）范圍，多孔結構屈服強度（484.81～834.47 MPa）遠高于皮質骨（180.5～211.7 MPa）；梯度多孔結構樣件彈性模量相較于均質多孔結構略有提升，屈服強度（834.47 MPa）比均質多孔結構樣件（730.56 MPa）提高了約14%。梯度多孔種植體周圍皮質骨最大等效應力值分布在43.362 9～45.015 4 MPa之間，松質骨最大等效應力值分布在4.756 58～ 5.055 6 MPa之間，完全滿足2～60 MPa范圍內的最大應力，適合骨組織生長。種植體與下頜骨之間的應力差值隨著孔隙率的增大而逐漸變大，孔隙率為30%的TPMS–G型梯度多孔牙種植體與下頜骨應力差值最小，生物力學特性最佳，有利于形成穩定的骨整合。通過試驗及仿真模擬，確定了適用于種植體的最佳梯度多孔結構，既滿足強度要求，又具有良好的長期穩定性。

選區激光熔化；牙種植體；多孔結構設計；力學性能；有限元分析

當今社會人口老齡化現象逐漸明顯，人民生活水平也逐漸提升，使得人們對于牙齒缺損導致的修復需求變得越來越高?！?br>