仿生蛛网孔隙结构3D打印个性化钛网设计及三维有限元分析

作者：张亮; 韩泽奎; 臧旖欣; 韩振佳; 王心彧

来源：中国组织工程研究, 2022, 1-6.

• 颅骨缺损
• 仿生蛛网孔隙结构
• 3D打印个性化钛网
• 骨增量
• 三维有限元分析
• 生物力学

背景：蜘蛛网结构具有内在的能量耗散机制，使其能承受较大的集中负荷，将其应用到3D打印个性化钛网设计上来减少由于应力集中引起的局部断裂。目的：研究新型仿生蛛网孔隙结构3D打印个性化钛网的设计方法，并应用三维有限元法对其进行生物力学分析。方法：应用锥形束CT、Mimics、Geomagic Wrap、3-matic Research和ANSYS Workbench等软件分别建立仿生蛛网孔隙结构、圆孔结构、方孔结构、六边形孔结构且厚度均为0.3 mm的4组个性化钛网有限元模型，将100 N的载荷加载在牙槽嵴顶对应的钛网上，进行有限元分析。结果与结论：（1）方孔、圆孔、六边形孔、仿生蛛网孔隙结构个性化钛网最大位移值分别为0.064,0.103,0.107,0.070 mm，等效应力最大分别为1 633.5,1 611.3,2 131.2,1 104.8 MPa;（2）各组固位螺钉在钛网受力后应力分布相似，主要集中在螺钉颈部与钛网相接触部位，方孔、圆孔、六边形孔、仿生蛛网孔隙结构个性化钛网组固位螺钉最大等效应力值分别为149.13,200.32,178.73,163.30 MPa，各组固位螺钉所受到的应力处于安全范围内；（3）结果显示，仿生蛛网孔隙结构个性化钛网能很好地分散钛网应力，减少应力集中现象；同时，0.3 mm厚度仿生蛛网孔隙结构个性化钛网可以满足大面积颌骨缺损重建机械强度的要求。

• 单位
  佳木斯大学