人体口腔内部结构复杂,颌骨与软组织为不规则形状,下颌运动系统牵涉整个口腔,实验要求复杂严苛。论文从测量咬合力入手,建立完整的下颌骨模型,模拟下颌运动进行有限元分析,并考虑接触面积、过盈量等因素对含种植体下颌骨的影响。有限元仿真可以模拟医学上有些对人体有伤害性的实验,为口腔疾病的临床治疗、医疗器械的优化设计等提供理论依据,并加快口腔生物力学的发展,提高大众对口腔病症的注重以及对种植体的需求。论文的主要研究内容如下:(1)根据口腔生物力学试验方法,设计并制作了咬合力测量装置,相比临床中的测量仪器具有操作简单、重复性高的特点。对8名受试者进行单颗牙和正中咬合(两颗中切牙)咬合力测量,并验证测量仪器的准确性。分别按性别、左右侧、咬合位置进行统计分析,并为后续的有限元分析提供参考数据。(2)利用逆向建模软件Mimics与Geomagic从CT片中提取出颌骨与牙列,并进行进一步的组织与骨骼分割、形态优化,最终得到符合人体口腔的精确三维模型,包含皮质骨、松质骨、牙周膜、牙齿、关节盘的完整下颌骨。对模型进行网格划分与材料属性设置,为后续的有限元分析提供模型基础。(3)有限元模拟咬合力测量实验,根据下颌运动的原理设置并简化有限元模型的边界条件,通过参考文献,细化适合模拟咬合实验的边界条件参数,使有限元模型更加接近实验条件。分析各组织应力分布特点,得到与实际咬合较为相符的有限元模型,并在此基础上得到了咬合时牙冠上受到的接触压力与摩擦力以及两者的合力与方向,牙冠主要受到长轴方向的正压力以及少许垂直长轴方向的切向力。(4)将具有方向和大小的咬合力加载在局部口腔模型上,探究第一磨牙种植牙与天然邻牙的接触面积以及过盈量对颌骨的影响,并得出接触关系的优化方案。应力分析发现,接触面积与接触过盈量对颌骨应力分布基本没有影响,但接触面积对应力值影响较大,而接触过盈量对应力值影响很小。建议第一磨牙种植牙与天然邻牙有小面积接触(与第二前磨牙接触面积在1.772 mm~2~5.295 mm~2,与第二磨牙接触面积在2.095mm~2~6.58 mm~2),能够有效的分散传递到种植牙骨组织附近的载荷,特别是减少由于种植以及咀嚼等活动引起的垂直牙长轴方向的载荷,并避免天然邻牙区域骨组织与牙周膜的应力过高;而两者之间紧密程度不宜过大(过盈量在0~0.03 mm),可减少食物塞嵌机率,又不增加种植体区域骨组织应力。