下颌骨三维重建及计算机辅助低温沉积制造研究

发布时间：2017-04-09 10:22

  本文关键词：下颌骨三维重建及计算机辅助低温沉积制造研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：下颌骨不仅与人体美观密切相关，它还与上颌骨共同承担着咀嚼的功能，此外它对保持呼吸道畅通也起到重要作用，因此，下颌骨缺损的治疗一直备受关注。目前临床的修复方法如自体骨移植、牵张成骨等，虽有各自优点，但存在骨吸收、手术周期长等不足，尤其是不能根据患者的损伤情况、复杂程度和尺寸大小进行个性化定制修复。随着骨组织工程技术和快速成形技术发展，运用相应支架制备技术进行个性化的骨缺损修复已成为一种新方法。本论文首先运用三维建模软件Mimics10.01重建下颌骨模型，并通过Ansys14.5对下颌骨三维模型进行有限元分析。然后对骨支架制备条件进行了一系列优化，并对骨支架的生物相容性进行评价。在此基础上，选用本论文实验评价最优的材料配比，通过低温沉积制造（Low-temperature Deposition Manufacturing，LDM）工艺制备下颌骨部分骨块支架，为实现个性化修复下颌骨缺损提供新技术。 论文选用聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）为基体，复合珍珠粉或磷酸三钙（TCP）作为浆料，，使用SolidWorks和Aurora构建骨支架数字模型，通过LDM制备多种材料比例支架：PLGA：珍珠粉或TCP=10：0、5：2、7：3、6：4，溶于1,4-二氧六环，其中PLGA与1,4-二氧六环按3g/20mL的比例混合。通过对每种材料LDM制造情况、支架亲水性、降解性、孔隙率、SEM表面形态和压缩力学特性的综合评价，实验结果表明纯PLGA支架具有最好的孔隙率（83.33%）且最易调控LDM工艺参数；复合材料PLGA：珍珠粉或TCP=5:2组综合评价最好：具有连续均匀的大孔结构和微孔结构（孔隙率82.54%或82.06%），且复合材料的加入使支架的接触角由87.64°减小到77.98°或81.73°，改善了纯PLGA支架的亲水性；支架合适的降解速率（14天降解了40.23%或40.77%），且降解产物的pH接近正常生理条件。此外，复合支架具有良好的压缩弹性模量（36.097MPa或32.933MPa）。上述结果表明复合材料的引入能改善支架的综合性能，更能满足骨组织工程支架的要求。 论文对支架的生物相容性进行了评价。根据筛选出的优化配比，采用纯PLGA、PLGA：珍珠粉或TCP=5:2LDM制备纯PLGA无孔、纯PLGA有孔和PLGA：珍珠粉或TCP=5:2有孔支架，将MC3T3-E1小鼠成骨细胞接种于灭菌支架上培养1h、3h，用流式细胞术检测细胞粘附率。利用Alamar Blue法检测培养1、4和7天后细胞的增殖情况，用JC-1对线粒体膜电位标记检测不同支架上的MC3T3-E1细胞线粒体功能。实验结果表明支架多孔结构和复合材料均促进了细胞的粘附和增殖：PLGA有孔支架的粘附和增殖较无孔组上升了43.76%~7.66%和5.39%~9.01%；复合材料组较PLGA多孔支架上升了9.48%~1.21%和18.69%~23.17%。；复合材料支架表面细胞线粒体膜电位均显著高于纯PLGA组，表明生长在复合支架表面的细胞具有更好的能量代谢，复合材料的加入对细胞功能的支持十分有利。 论文最后利用前期Mimics10.01软件重建下颌骨三维模型，对其进行面网格划分，并通过Ansys14.5有限元分析、总结下颌骨受力情况。通过Mimics10.1图像分割功能，选取下颌骨部分骨块为研究对象，利用Mimics10.01和Aurora构建优化扫描路径，选用PLGA：珍珠粉=5:2比例作为浆料，利用LDM按照1:1比例制备下颌骨骨块支架，最终在大小和形状上1:1还原制备出了下颌骨骨块，该下颌骨骨块支架（25.90MPa）比常规相同尺寸支架（24.45MPa）具有更强的压缩弹性模量。
【关键词】：下颌骨重建 聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA） 珍珠粉 磷酸三钙（TCP） 骨组织工程支架 低温沉积制造
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;R782.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 研究目的和意义11-12
• 1.3 下颌骨缺损修复研究现状12
• 1.4 骨组织工程简介12-14
• 1.4.1 组织工程概述12-13
• 1.4.2 骨组织工程支架13-14
• 1.5 快速成型技术14-15
• 1.5.1 快速成型技术的原理14
• 1.5.2 快速成型技术在医学领域的应用14-15
• 1.6 研究意义及主要内容15-17
• 第2章 下颌骨三维重建及有限元分析17-29
• 2.1 引言17-18
• 2.2 DICOM 图像概述和下颌骨断层图像获取18
• 2.3 下颌骨三维重建18-25
• 2.3.1 Mimics10.01 简介18-19
• 2.3.2 下颌骨 CT 数据预处理19-22
• 2.3.3 下颌骨三维模型提取22-23
• 2.3.4 下颌骨三维模型面网格划分23-25
• 2.4 下颌骨有限元分析25-27
• 2.4.1 下颌骨三维模型体网格划分25-26
• 2.4.2 下颌骨材料赋值26-27
• 2.4.3 下颌骨受力分析27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 低温沉积制造工艺研究29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 实验所用材料及仪器29
• 3.3 低温沉积制造（LDM）工艺简介29-33
• 3.3.1 LDM 系统组成30-32
• 3.3.2 LDM 工艺流程32-33
• 3.4 骨组织工程支架材料的选取33-36
• 3.4.1 骨组织工程支架材料简介34-36
• 3.4.2 LDM 骨组织工程支架材料的选取36
• 3.5 参数设计及支架制备36-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第4章 骨组织工程支架表征研究41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 支架亲水性检测41-42
• 4.2.1 实验材料和方法41
• 4.2.2 实验结果41-42
• 4.3 支架降解率检测42-44
• 4.3.1 实验材料和方法42-43
• 4.3.2 实验结果43-44
• 4.4 支架孔隙率检测44-46
• 4.4.1 实验材料和方法44-46
• 4.4.2 实验结果46
• 4.5 支架微观结构检测46-47
• 4.6 支架力学性能检测47-50
• 4.7 本章小结50-52
• 第5章 支架生物相容性研究及下颌骨骨块支架制备52-64
• 5.1 引言52
• 5.2 细胞培养52-53
• 5.2.1 实验材料和方法52-53
• 5.2.2 实验结果53
• 5.3 细胞粘附检测53-55
• 5.3.1 实验材料和方法53-54
• 5.3.2 实验结果54-55
• 5.4 细胞增殖检测55-57
• 5.4.1 实验材料和方法55-56
• 5.4.2 实验结果56-57
• 5.5 线粒体功能检测57-58
• 5.5.1 实验材料和方法57-58
• 5.5.2 实验结果58
• 5.6 下颌骨骨块支架制备研究58-62
• 5.6.1 下颌骨骨块低温层积制备58-60
• 5.6.2 下颌骨骨块支架压缩力学性能研究60-62
• 5.7 本章小结62-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 附录71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 李涤尘;王永信;卢秉恒;;快速成形技术发展状况与趋势[J];电加工与模具;2009年S1期

2 吴俊伟,彭国光;同种异体骨移植重建下颌骨的临床评价[J];广东医学;2005年03期

3 吴林波,丁建东;组织工程三维多孔支架的制备方法和技术进展[J];功能高分子学报;2003年01期

4 吴东;李桐军;郑静宜;黄文秀;林实;陈江;;珍珠层组织工程支架材料的研制及表征[J];福建医科大学学报;2012年03期

5 杨长湖;高冬玲;齐荣锦;周学军;郭衍魁;;自体骨游离移植修复下颌骨缺损的临床疗效观察[J];口腔颌面外科杂志;2010年02期

6 朱成智;黄代营;;自体肋骨游离移植修复重建下颌骨缺损[J];临床口腔医学杂志;2009年05期

7 商洪涛,雷德林,刘彦普,何黎升,赵晋龙,张海霞;个体化预制钛支架复合松质骨修复犬下颌骨缺损[J];中国美容医学;2005年02期

8 黄静娜;胡顺广;魏远坚;;下颌骨缺损修复重建研究进展[J];中国美容医学;2009年10期

  本文关键词：下颌骨三维重建及计算机辅助低温沉积制造研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：295052