Avanzando en el Análisis de Elementos Finitos de Implantes Dentales en 3D: Incorporando Hueso Trabecular Biomimético con Tamaños de Poros Variados en Redes de Voronoi
Autores: Alemayehu, Dawit Bogale; Todoh, Masahiro; Huang, Song-Jeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Avanzando en el Análisis de Elementos Finitos de Implantes Dentales en 3D: Incorporando Hueso Trabecular Biomimético con Tamaños de Poros Variados en Redes de Voronoi
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Mandíbula
Hueso esponjoso
Modelos de red de Voronoi
Porosidad
Análisis de elementos finitos
Ingeniería biomecánica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El hueso esponjoso de la mandíbula humana, caracterizado por su porosidad única y sensibilidad direccional a fuerzas externas, es crucial para soportar el estrés de mordida. Los modelos tradicionales de diseño asistido por computadora (CAD) no logran representar completamente la estructura anisotrópica del hueso y, por lo tanto, dependen de suposiciones isotrópicas simples. Para nuestra investigación, utilizamos las últimas versiones del software nTOP 4.17.3 y Creo Parametric 8.0 para crear modelos de estructuras de Voronoi biomiméticas que reflejan con precisión la compleja geometría y propiedades mecánicas del hueso trabecular. La porosidad del hueso esponjoso humano se modela con precisión en este trabajo utilizando modelos de estructuras de Voronoi biomiméticas. Las porosidades varían del 70% al 95%, lo que se puede lograr cambiando los tamaños de los poros a 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm y 2.5 mm. Se utilizó análisis de elementos finitos (FEA) para examinar los desplazamientos, tensiones y deformaciones que actúan sobre implantes dentales con un hilo de contrafuerte, pilar, tornillo de retención y superficie de carga de mordida. Los resultados muestran que el modelo de Voronoi representa con precisión la compleja anatomía del hueso trabecular en la mandíbula humana, en comparación con los modelos de bloques sólidos estándar. El tamaño de poro ideal para los modelos de hueso trabecular de estructuras de Voronoi biomiméticas es de 2 mm, teniendo en cuenta tanto la distribución de tensión de von Mises sobre el implante dental, la retención del tornillo, el hueso cortical, el hueso esponjoso y los micromovimientos. Este tamaño de poro mostró un rendimiento equilibrado al igualar con éxito las características mecánicas del hueso natural. El análisis de elementos finitos avanzado mejora la comprensión biomecánica de cómo interactúan los huesos y los implantes al crear modelos más precisos de problemas biológicos y situaciones de carga dinámica. Esto mejora la ingeniería biomecánica.
Descripción
El hueso esponjoso de la mandíbula humana, caracterizado por su porosidad única y sensibilidad direccional a fuerzas externas, es crucial para soportar el estrés de mordida. Los modelos tradicionales de diseño asistido por computadora (CAD) no logran representar completamente la estructura anisotrópica del hueso y, por lo tanto, dependen de suposiciones isotrópicas simples. Para nuestra investigación, utilizamos las últimas versiones del software nTOP 4.17.3 y Creo Parametric 8.0 para crear modelos de estructuras de Voronoi biomiméticas que reflejan con precisión la compleja geometría y propiedades mecánicas del hueso trabecular. La porosidad del hueso esponjoso humano se modela con precisión en este trabajo utilizando modelos de estructuras de Voronoi biomiméticas. Las porosidades varían del 70% al 95%, lo que se puede lograr cambiando los tamaños de los poros a 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm y 2.5 mm. Se utilizó análisis de elementos finitos (FEA) para examinar los desplazamientos, tensiones y deformaciones que actúan sobre implantes dentales con un hilo de contrafuerte, pilar, tornillo de retención y superficie de carga de mordida. Los resultados muestran que el modelo de Voronoi representa con precisión la compleja anatomía del hueso trabecular en la mandíbula humana, en comparación con los modelos de bloques sólidos estándar. El tamaño de poro ideal para los modelos de hueso trabecular de estructuras de Voronoi biomiméticas es de 2 mm, teniendo en cuenta tanto la distribución de tensión de von Mises sobre el implante dental, la retención del tornillo, el hueso cortical, el hueso esponjoso y los micromovimientos. Este tamaño de poro mostró un rendimiento equilibrado al igualar con éxito las características mecánicas del hueso natural. El análisis de elementos finitos avanzado mejora la comprensión biomecánica de cómo interactúan los huesos y los implantes al crear modelos más precisos de problemas biológicos y situaciones de carga dinámica. Esto mejora la ingeniería biomecánica.