生物力学涵盖了生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。对骨骼力学性能的研究，属于生物固体力学，传统的方法更偏重于实验，但实验有其局限性。随着计算机技术及相关有限元分析软件的普及与更新，许多学者开始用计算机模拟预测松质骨结构。骨包括皮质骨和松质骨。松质骨具有多胞体结构，形状非常复杂，对其研究也相对困难。Wolff定律定性地描述了力学环境与骨结构之间的关系。而通俗的讲，拓扑优化会在结构受力的地方增加材料，在不受力或受力较小的地方减少材料，在满足结构刚度的前提下，尽量去除材料。拓扑优化方法现在已经应用于工程上的各个领域，比如飞机的结构设计，桥梁的结构设计，及汽车结构设计中，但是应用于骨结构的模拟中还很少。本文将工程中的拓扑优化方法引入到生物力学领域中研究骨结构，模拟种植牙对上颌骨及下颌骨的松质骨结构的影响。首先，从均匀结构出发，施加相应的载荷条件来模拟松质骨细观结构，由于在实际人体内，松质骨的受力环境是很复杂的，所以在本研究中，其受力不仅仅是简单的拉力和压力，还加入了切力，在后续分析中，也对其组合的载荷工况进行了模拟。将结果与应用骨自优化理论模拟结果进行对比，来验证拓扑优化算法是否适用于骨细观结构的模拟，并与真实松质骨细观结构的CT图进行对比，从而验证采用拓扑优化方法模拟松质骨细观结构的可行性。其次，在结构中加入牙科种植体，施加同样的载荷工况来模拟在承受相同外载荷的前提下，加入种植体后引起松质骨结构的变化；并以得到的结构作为初始结构，对其施加大小相同但方向不同的载荷，来模拟加入种植体后的下颌骨及上颌骨，在力学环境变化后，其结构的变化，从而为临床上进行种植牙手术后的骨结构变化提供一定的参照。而后，模拟分析在受力相同，种植体尺寸相同的条件下，种植体材料的不同对种植体周围松质骨结构的影响。最后，对比不同材料种植体，在受到相同载荷的前提下，种植体周围上颌骨骨组织的变化。对上颌骨的种植体结构的结果进行分析对比，得出了不同材料的种植体，其密度分布，应力分布的对比结果，为临床上提供一定的理论依据参考。