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摘要
目的：通过有限元分析对比评价不同设计的选择性激光熔化(selective laser melting, SLM)打印钴铬、纯钛、钛合金(Ti-6Al-4V)可摘局部义齿圆环形卡环的固位力，并分析卡环在脱位过程中的应力分布。方法：设计A(体部宽度/厚度为1.9 mm/1.1 mm,卡环臂聚合度为0.8)和B (尺寸A的1.2倍)两种圆环形卡环尺寸，再针对上述尺寸分别设计进入0.25 mm(A1,B1)和0.50 mm(A2,B2)两种倒凹深度，建立上述4种形态的卡环和基牙的有限元模型，将测量得到的SLM金属(钴铬、纯钛、钛合金)的密度和弹性模量赋予卡环，将釉质的密度、弹性模量、泊松(Poisson)比赋予基牙。设置卡环臂尺寸为A且进入0.25 mm倒凹的铸造钴铬合金卡环为对照组(C),并在有限元模型中赋予铸造钴铬合金的密度和弹性模量。所有金属的泊松比设定为0.33。在有限元模型中，沿脱位方向对卡环施加5 N的初始载荷，计算卡环沿脱位方向的最大位移，若卡环没有完全脱位，则每次在卡环上重新施加比上一次多5 N的载荷，直至卡环能够完全脱位，从而得出不同组卡环的固位力区间。经过上述有限元模型测试，筛选出与对照组卡环固位力区间相同的SLM金属卡环，进一步进行实体的就位/脱位实验验证，并通过有限元分析其von Mises应力分布。结果：有限元分析发现B1、B2形态的SLM金属(钴铬、纯钛、钛合金)卡环，A2形态的SLM钴铬卡环的固位力均大于对照组卡环。A1形态的SLM纯钛和钛合金卡环的固位力小于对照组卡环。A1形态的SLM钴铬卡环、A2形态的SLM纯钛和钛合金卡环的固位力与对照组卡环相当(15～20 N),进一步的实体测试表明，这3组SLM金属卡环固位力分别为(21.57±5.41) N、(19.75±4.47) N、(19.32±2.04) N,差异无统计学意义(P>0.05),这3组卡环中，除SLM钛合金卡环外，SLM钴铬和纯钛卡环的最大von Mises应力均超过各自的屈服强度。结论：对于SLM工艺加工制作的卡环，卡环臂尺寸和进入倒凹深度均相同的钴铬卡环的固位力大于纯钛和钛合金卡环，可通过调整进入倒凹深度和卡环臂尺寸来调整SLM金属卡环的固位力。考虑到义齿在患者口内的长期稳定使用，如采用SLM工艺加工卡环，建议设计卡环臂尺寸为A,进入倒凹量为0.50 mm,并采用钛合金材料制作。
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