β-磷酸三鈣支架的制備及加固裝置的生物力學(xué)研究.pdf

1、目的： 1.利用CT掃描結(jié)合快速原型技術(shù)以制作犬下頜骨樹脂模型用于術(shù)前模擬。 2.分析不同燒結(jié)溫度對β-磷酸三鈣支架物理結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能的影響。 3.分析不同的致孔劑比例對β-磷酸三鈣支架物理結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能的影響。 4.探索形態(tài)復(fù)雜的β-磷酸三鈣支架的制作工藝并對其物理結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能進(jìn)行測定。 5.對鈦網(wǎng)加強(qiáng)固定β-磷酸三鈣的可行性進(jìn)行三維有限元分析。 方法： 1.犬局部低平牙槽嵴動

2、物模型構(gòu)建，3個月后對犬下頜骨行螺旋CT掃描，結(jié)合醫(yī)學(xué)圖象處理軟件對CT圖象進(jìn)行三維重建，并利用快速原型技術(shù)將計算機(jī)三維模型轉(zhuǎn)化為樹脂模型實體。 2.在950℃、1050℃、1150℃三種燒結(jié)溫度下分別制作β-磷酸三鈣支架試樣并進(jìn)行孔隙率、吸水率、抗壓強(qiáng)度的測定，然后利用X射線衍射分析晶相組成，掃描電鏡觀測其孔隙結(jié)構(gòu)。 3.致孔劑乙基纖維素比例分別為30％、40％、50％的情況下分別制作β-磷酸三鈣支架試樣并測定孔隙率、

3、吸水率、抗壓強(qiáng)度，并利用X射線衍射分析晶相，掃描電鏡觀測孔隙結(jié)構(gòu)。 4.利用制作的樹脂模型結(jié)合傳統(tǒng)模型技術(shù)及試驗所得燒結(jié)工藝制作用于重建低平牙槽嵴的β-磷酸三鈣支架并測定其孔隙率、吸水率、抗壓強(qiáng)度，利用X射線衍射分析晶相，掃描電鏡觀測孔隙結(jié)構(gòu)。 5.對犬下頜骨及常見鈦網(wǎng)進(jìn)行三維有限元建模，并利用有限元分析軟件對鈦網(wǎng)加強(qiáng)和固定β-磷酸三鈣的可行性進(jìn)行生物力學(xué)分析。 結(jié)果： 1.通過動物低平牙槽嵴模型構(gòu)建結(jié)合

4、CT掃描和圖像處理技術(shù)并利用快速原型技術(shù)加工的樹脂模型可以精確復(fù)制犬下頜骨的三維形態(tài)，并在樹脂模型上進(jìn)行術(shù)前分析與模擬。 2.950℃、1050℃、1150℃條件下制備的β-磷酸三鈣支架的孔隙率分別為(77.69±0.45)％、(75.58±0.28)％、(69.95±0.78)％，吸水率分別為(54.42±0.37)％、（51.10±0.49)％、(43.50±0.99)％，抗壓強(qiáng)度分別為0.29±0.04MPa、0.69±0

5、.13MPa、1.63±0.34MPa,X射線衍射分析結(jié)果表明三種燒結(jié)溫度所制備的支架主晶相為β-磷酸三鈣，掃描電鏡觀測結(jié)果顯示各溫度下試樣大孔孔徑300～500μm、200～400μm、200～300μm,β-磷酸三鈣顆粒間連接分別為頭部連接、頸部連接、體部連接。 3.致孔劑比例30％、40％、50％條件下所得β-磷酸三鈣支架孔隙率分別為(67.68±0.74)％、(69.95±0.78)％、(74.04±0.76)％，吸水率

6、分別為(40.96±0.81)％、(43.50±0.99)％、(48.71±0.85)％，抗壓強(qiáng)度分別為2.18±0.33MPa、1.63±0.34MPa、1.29±0.22MPa，X射線衍射分析表明三種試樣燒結(jié)后主晶相為β-磷酸三鈣，掃描電鏡觀測顯示三種試樣大孔孔徑分別為200～300μm、250～350μm、200～400μm，β-磷酸三鈣晶粒間主要以體部連接為主。 4.所制備的用于重建低平牙槽嵴的β-磷酸三鈣支架與樹脂模型

7、吻合性良好，孔隙率(73.65±0.75)％,吸水率(47.55±0.51)％,抗壓強(qiáng)度4.04±0.34MPa,X射線衍射分析表明支架晶相主要為β-磷酸三鈣，掃描電鏡觀測顯示支架內(nèi)部大孔孔徑150～400μm。 5.利用ANSYS與Mimics軟件成功建立犬下頜骨及鈦網(wǎng)的三維有限元模型，經(jīng)生物力學(xué)分析，結(jié)果表明犬下頜骨在正常受力條件下，局部低平牙槽嵴區(qū)是應(yīng)力集中區(qū)。鈦網(wǎng)加強(qiáng)、固定支架材料后，可以有效降低局部低平牙槽嵴區(qū)的應(yīng)力集

8、中，并將鈦網(wǎng)頂部的力量有效傳遞到下頜骨上。 結(jié)論： 1．通過低平牙槽嵴動物模型構(gòu)建結(jié)合CT及圖像處理技術(shù)并利用快速原型技術(shù)制作的下頜骨樹脂模型精確度高，與下頜骨擬合性好，可用于臨床術(shù)前分析模擬。 2．通過對不同溫度與不同致孔劑比例所制作的支架進(jìn)行性能測試與分析，完善制備β-磷酸三鈣支架的燒結(jié)工藝，并成功制備出與樹脂模型吻合的β-磷酸三鈣，物理結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能符合組織工程支架材料要求。 3.通過對犬下頜骨和鈦