V形、方形与梯形螺纹设计牙种植体植入性能的对比研究与生物力学分析

本研究针对牙种植体初始稳定性不足导致的临床失败问题，通过有限元分析(FEA)系统比较了V形、方形和梯形螺纹设计在植入过程中的生物力学特性。研究人员采用弹塑性材料模型和连续损伤力学方法，首次量化了不同螺纹设计对骨组织的应力分布、能量耗散及损伤程度的影响。结果表明V形螺纹更易植入且初始稳定性更优，而混合螺纹设计可能成为优化方案，为种植体结构改良提供了重要理论依据。

　　

全球约35亿人受口腔疾病困扰，仅印度每年就造成6400万美元经济损失。种植牙虽能有效修复缺牙，但54.7%患者会出现种植体周围黏膜炎，Friberg等学者更报道32%失败源于初始稳定性不足。这一临床痛点催生了种植体结构优化的迫切需求——螺纹设计既要减少植入损伤，又要促进骨整合。印度理工学院鲁普纳格分校的研究团队在《Next Research》发表论文，首次结合弹塑性材料模型与连续损伤力学，揭示了V形、方形和梯形螺纹在植入阶段的生物力学差异。

研究采用ABAQUS V6.14建立三维颌骨模型，皮质骨厚度设为1.5mm，松质骨采用对应力学参数。通过渐进塑性算法模拟Ti-6Al-4V种植体植入过程，引入罚函数法计算种植体-骨界面摩擦系数，利用能量耗散指标定量评估骨损伤程度。

【Model Geometry】
建立包含皮质骨/松质骨分层的颌骨有限元模型，植入孔直径模拟临床备洞标准。三种螺纹种植体均建模为弹塑性材料，突破传统线性弹性假设。

【Results and Discussion】
摩擦能分析显示方形螺纹耗散能最高（较V形高47%），梯形螺纹次之，表明其植入阻力更大。塑性应变能分布揭示V形螺纹损伤区域集中，而方形螺纹引发广泛骨微裂纹。应力云图显示梯形螺纹能更好分散_masticatory
负荷至周围骨组织。

【Summary and Conclusions】
V形螺纹凭借低摩擦能（仅方形螺纹的53%）成为初始稳定性最佳选择，其塑性应变能集中在螺纹尖端，减少周围骨损伤。但方形/梯形螺纹在长期负荷下的应力分布优势提示：混合螺纹设计（V形颈部+方形根端）可能兼顾植入便利性与长期稳定性。该研究为种植体"形态-功能"精准设计提供了量化依据，推动了个性化种植方案发展。