用于骨整合种植体切向脱粘的修正库仑定律
医学物理
2020-02-24 v3 计算工程、金融与科学
摘要
非骨水泥种植体在骨科和口腔外科中广泛应用。然而，骨-种植体界面的脱粘相关失效仍会发生。由于潜在的骨整合现象仍知之甚少，预测此类种植体失效仍然困难。特别是在宏观尺度的摩擦与粘附方面，缺乏数据与可靠模型。本工作的目的是提出一种新的摩擦公式，能够模拟骨整合种植体与骨组织之间的切向接触行为，重点关注脱粘。将经典库仑定律与状态变量摩擦定律相结合，以模拟位移相关的摩擦系数。基于滑动距离的光滑状态函数被用于模拟种植体脱粘。该公式在三维非线性有限元框架中实现，并利用实验数据进行了标定，且与硬币形钛种植体（Mathieu 等人 2012）III 型解理的分析模型进行了比较。总体而言，结果与实验数据吻合良好，尤其是扭矩曲线的峰值与软化部分，相对误差小于 2.25%。此外，获得了骨剪切模量与粘附能的更好估计。所提出的模型特别适用于考虑部分骨整合的情况，如文中所示。
引用
@article{arxiv.1908.04739,
title = {A modified Coulomb's law for the tangential debonding of osseointegrated implants},
author = {Katharina Immel and Thang X. Duong and Vu-Hieu Nguyen and Guillaume Haiat and Roger A. Sauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.04739},
year = {2020}
}