复合涂层3D打印钛骨仿生牙种植体的生物力学实验及体内实验研究

发布时间：2020-03-30 21:16

【摘要】：目的:应用3D打印技术制作两种多孔钛试件,分析其生物力学性能;观察复合涂层3D打印多孔钛骨仿生牙种植体体内骨结合的情况,为复合涂层3D打印钛骨仿生牙种植体的临床应用提供实验依据和理论支持。方法:1、通过Geomagic studio2012及Rhino6.0建模软件设计尺寸为5mm×5mm×15mm的两种不同孔径大小及孔隙率的试件:A组试件的内层孔隙率为50%,孔径大小为300μm,外层孔隙率为70%,孔径大小为500μm,内外厚度之比1:1,内外孔形为正方形;B组试件的整体孔隙率为50%,孔径大小为300μm,孔形为正方形。A、B两组分别应用3D打印激光快速成形技术制备6个标准试件;应用万能试验机对两组试件进行压缩实验来比较两种试件的屈服强度及弹性模量。挑选8只符合实验标准的成年雄性比格犬,并随机标记为B1-B8,分别选取右侧下颌第三、第四前磨牙作为目标牙,共16颗牙(32个牙根);应用锥形束CT(CBCT)采集目标牙的DICOM格式原始图像,导入mimicis17.0建模软件内,选择合适的阈值并提取目标牙的三维图像;应用Geomagic studio2012及Rhino6.0建模软件设计梯度多孔结构的种植体下部(内层孔隙率50%,孔径大小300μm,外层孔隙率70%,孔径大小500μm,内外厚度之比1:1,内外孔形正方形)及高出牙槽嵴顶约1mm的光滑圆弧形的仿生牙种植体上端平台;应用3D打印技术分别制备32颗多孔钛骨仿生牙种植体,对仿生牙种植体上端平台部位进行打磨和抛光,然后将植体进行酸蚀、超声波清洗机震荡清洗,高温高压消毒,包装备用。将植体进行分组:对照组(Contro组)为无涂层组,共16颗,实验组(CSn组)为壳聚糖纳米粒(CSn)涂层组,共16颗。在全麻下即刻拔除比格犬相应的目标牙、切开翻瓣、清理牙槽窝、对照牙位分别植入32颗3D打印钛骨仿生牙种植体,在无张力的情况下严密缝合牙龈软组织创口,术后观察动物的生命体征及种植体存留情况;术后1个月时进行影像学观察及取材制备组织切片进行组织形态学观察。结果:1、A组试件的平均屈服强度为184.8±3.9MPa,平均弹性模量为11.9±0.4GPa;B组试件的平均屈服强度为425.4±1.2MPa,弹性模量为30.3±0.8GPa,差异有统计学意义(t=135.7、48.7,p0.05)。2、应用3D打印制作的32颗多孔钛骨仿生牙种植体,其形态与目标牙的牙根基本一致,制作精度高,无一颗残次品,各孔隙大小一致,且相互通连;经抛光后的仿生牙种植体上端平台表面光滑,无尖锐突起;CSn组复合涂层壳聚糖纳米粒均匀一致;术中微创拔牙,无一例损伤牙槽骨骨壁,种植体成功的实现了与目标牙的即刻置换,就位正确,初期稳定性均良好,无一例种植体多孔结构暴露,32颗3D打印多孔钛骨仿生牙种植体均实现了埋入式愈合;术后动物生命体征良好,本实验仅有一只动物的四颗种植体由于软组织创口裂开于术后1个月时发生种植体周围炎,导致四颗种植体松动脱落,其余28颗种植体植入后软组织创口Ⅰ期愈合,影像学观察仿生牙种植体与牙槽窝骨组织结合紧密,无透射区;术后1个月取材制备组织切片进行组织形态学观察,见CSn组和Contro组植体上端平台被附着龈覆盖,未见炎症细胞浸润;CSn组和Contro组的种植体表面、内外孔隙内均有新生骨形成,未见炎症细胞浸润;CSn组比Contro组的骨结合更广泛、更紧密,内外孔隙内长入的新生骨更多,骨结合更好。组织形态统计学分析显示Contro组与CSn组骨长入面积率分别为24.6%±2.2%、37.4%±1.8%(t=7.8,p0.05),Contro组与CSn组骨结合率分别为5.0%±0.4%、24.8%±1.5%(t=21.6%,p0.05),差异均有统计学意义。结论:1、内层孔隙率为50%,孔径大小为300μm,外层孔隙率为70%,孔径大小为500μm,内外厚度之比为1:1,内外孔形均为正方形的试件的生物力学性能更符合低弹性模量多孔仿生牙的设计标准,该研究结果为3D打印多孔钛仿生牙种植体的制备提供了实验依据;2、3D打印技术能够制作出与目标牙形态完全一致的多孔钛骨仿生牙种植体,公差小、精度高;3、复合壳聚糖纳米粒涂层对3D打印多孔钛骨仿生牙种植体的骨结合有更好的促进作用。
【图文】：

建模后的A组试件:a为水平面观，b为侧面观

图 1-2.建模后的 B 组试件：c 为水平面观，d 为侧面观件的制备试件模型通过 STL 格式导入 3D 打印机，使用粒径末， 在氩气环境中进行熔融烧结。激光光斑直径为
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.6

【参考文献】

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3 胡洪成;卢松鹤;毋育伟;李箐;栾庆先;唐志辉;;电子束熔融技术制作的个性化根形种植体的制作精度评价[J];口腔医学研究;2014年06期

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本文编号：2608075