Effects of dental implant diameter and tapered body design on stress distribution in rigid polyurethane foam during insertion
中文标题：牙种植体直径和锥形主体设计对插入过程中刚性聚氨酯泡沫应力分布的影响

作者：Baixuan Yang, Ainara Irastorza Landa, Peter Heuberger, Heidi-Lynn Ploeg
发表期刊：Medical Engineering & Physics
发表时间：2024年
DOI：https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2024.104181

研究设备：Biomomentum Mach-1 V500CST 机械测试系统

研究目的 / 科学问题：
牙种植体的初期稳定性（由最大插入扭矩IT评估）是指种植体在插入时与宿主骨之间的机械嵌合，足够的嵌合度是临床推荐的标准。既往研究多在插入后评估种植体直径和锥形设计在外部载荷下的影响，但在插入过程中这些因素对应力分布的影响研究较少。因此，本研究旨在结合实验、分析建模和有限元分析（FEA），研究种植体直径和锥形主体设计对嵌合度的影响。

实验方法：
细胞类型：本研究并非细胞实验，而是使用刚性聚氨酯（PU）泡沫块作为骨替代材料进行离体测试。
样本来源：两种种植体设计（平行壁和锥形）各两种直径，共四种型号，分别插入刚性聚氨酯泡沫块中，采用对应的直钻协议。
设备与力学加载方式：使用Biomomentum Mach-1 V500CST机械测试系统，以恒定角速度（12 rpm）和轴向位移速率将种植体插入PU泡沫块中。
检测手段：测量插入扭矩（IT），并与分析模型进行拟合；使用显式有限元分析（FEA）模拟插入过程，计算接触比和应力分布。

核心结果：
对于平行壁种植体，归一化IT和最终FEA接触比与种植体直径无关；而对于锥形种植体，种植体直径影响归一化IT（R² = 0.90, p < 0.05, β₁ = 0.20, β₂ = 0.93）和最终FEA接触比。与平行壁种植体相比，锥形设计将PU泡沫应力分布到远离螺纹的区域，表明锥形主体在插入过程中对PU泡沫产生了压缩作用。

结论：
种植体直径对锥形种植体的嵌合度有显著影响，但对平行壁种植体无显著影响。锥形主体设计在插入过程中通过压缩PU泡沫来分布应力，这有助于理解种植体锚固的建立机制。

原文文献链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350453324000821