目的:本实验将应用逆向工程技术以及计算机辅助设计的方法构建表面带孔隙结构的种植体3D打印CAD模型,并同时根据CBCT数据构建下前牙CAD模型,采用静态应力加载的方式,模拟种植体以及下前牙在颌骨内的功能性负荷,用三维有限元分析法探讨种植体表面孔隙结构设计的生物力学特点。方法:(1)选取一组正常CBCT数据导入Mimics 17.0软件提取数据,后运用Geomagics studio 11.0建立一段完整的下颌骨模型(包括外层厚度为2mm的皮质骨和内层的松质骨)和下颌中切牙模型;(2)利用3D扫描仪扫描48/18/33/10Straumann种植体获取相关数据,建立种植体CAD模型(RI);后根据该模型,运用Geomagics studio 11.0建立带孔隙结构的实心种植体CAD模型(PRI):种植体体部中央实心部分直径为2mm,表面孔隙结构层厚度为0.65mm,孔隙结构为环绕中央实心部分、与种植体长轴垂直,直径为0.7mm;(3)利用PRO/E 5.0软件进行下前牙、RI及PRI和颌骨模型的装配;(4)分别对三组模型进行轴向100N力,以及与种植体长轴成45°、颊舌方向120N的静态力的加载,加载点位于牙冠切缘中1/2处;(5)利用Ansys Workbench软件对两组模型进行分析,得到下前牙、RI、PRI以及颌骨的应力分布情况。结果:(1)在两种力加载时,三组模型的应力分布情况大致相同,且分布均匀,下前牙、RI及PRI的应力主要集中于颈部,下前牙根尖及RI、PRI根端应力分布最小,垂直力加载时的应力低于斜向力加载时的应力,PRI的最大等效应力大于RI的最大等效应力;(2)在两种力加载时,三组下颌骨的应力分布情况大致相同,且分布均匀,骨组织界面的等效应力均集中于与牙和种植体颈部接触的皮质骨和松质骨区,最大等效应力出现在下前牙唇侧颈缘皮质骨区和RI及PRI唇舌侧颈缘皮质骨区,RI组颌骨的最大等效应力低于PRI组颌骨的最大等效应力。结论:(1)种植体表面的多孔结构设计可以降低种植体表面的弹性模量;(2)在轴向力加载和斜向力加载的情况下,皮质骨对种植体表面形貌变化更加敏感,相比RI,PRI的应力更好地传导至颌骨,减少了“应力屏蔽”效应。