一種改良型牽張式種植體的實驗研究.pdf

1、種植義齒修復因具有傳統(tǒng)義齒修復無法比擬的良好功能和美學效果，已得到越來越多醫(yī)生和患者的青睞。然而，各種原因?qū)е碌难啦坩崭叨炔蛔銋s嚴重限制了其應用。目前可用于解決牙槽嵴高度不足的方法主要有骨移植、引導骨組織再生（GBR）、牙槽嵴牽張成骨（ADO）等。其中ADO是激發(fā)機體自身的再生能力而自然成骨，具有無需植骨、沒有供骨區(qū)的二次創(chuàng)傷、骨吸收率低、獲得骨量大、軟組織可獲得同步延伸等優(yōu)點，近年來得到廣泛的關(guān)注。
　　現(xiàn)有的牙槽嵴牽張設備依據(jù)

2、其植入的位置和功能可分為骨內(nèi)型牽張器，骨外型牽張器和牽張種植體（DI）。與前兩者相比，DI兼具了牽張器與種植體雙重功能，僅需一次手術(shù)就可以完成頜骨牽張和種植體的植入，既簡化了手術(shù)過程，減少了對牙周組織的創(chuàng)傷，同時也大大縮短了整體治療時間。雖然DI具有其獨特的優(yōu)勢，然而，在臨床及研究應用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有牽張設備也存在著很多不足。一是設備體積較大，適用范圍窄；二是設備結(jié)構(gòu)復雜，發(fā)生并發(fā)癥的可能性大；三是現(xiàn)有牽張設備在牽張完成后變成兩端大中間小的

3、啞鈴型結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生失敗，設備難以完整取出，進而增加了手術(shù)的風險。因此，如何通過有效的手段對現(xiàn)有牽張設備進行改進，解決上述的一項或幾項問題，是推廣DI應用的關(guān)鍵。
　　本課題針對牙槽嵴高度不足時的種植修復問題，設計應用一種改良型DI。通過有限元優(yōu)化設計，離體生物力學測試，以及離體、在體動物牽張實驗評價該DI的性能。以期通過對DI相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化改良，使之從功能上實現(xiàn)“早期可靠牽張，遠期最佳載力”。
　　第一部分：有限元優(yōu)化設計

4、
　　實驗一：有限元模型的建立
　　方法：以一種旋入型DI的結(jié)構(gòu)為參照。在Pro/E軟件中分別建立DI-基臺復合體（DAC）及自適應變化的下頜骨的三維實體模型，并將二者組裝在一起，成為最終模型。分別施加軸向100N及頰舌向45度30N的力。采用皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及DI的最大米塞斯應力（MaxEQVstress）和DAC的位移對模型進行可靠性檢驗。
　　結(jié)果：成功建立了包含下頜骨骨塊及DAC的三維有限元模型，可靠性檢驗結(jié)果證

5、實模型可靠。
　　實驗二：中心牽張螺絲（DS）直徑（D）的優(yōu)化分析
　　方法：設定DS的D為輸入變量(1.0～3.0mm)，應用AnsysDesignXplorer三維有限元優(yōu)化分析模塊，對這一個參數(shù)進行優(yōu)化分析。
　　結(jié)果：隨著D的增加，在軸向力的作用下，皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨和DS的EQV峰值分別下降了21.83％、69.60％、62.67％，DS位移峰值下降22.22％；在頰舌向力的作用下，皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨和DS的EQV峰

6、值分別下降13.30％、31.69％、44.92％，DS位移峰值下降12.75％。當D≥2mm時，應力及位移可以達到最小。
　　實驗三：DI骨內(nèi)上下兩段長度比例（R）的優(yōu)化分析
　　方法：設定R為輸入變量（5:5～9:1），應用AnsysDesignXplorer三維有限元優(yōu)化分析模塊，對其進行優(yōu)化分析。
　　結(jié)果：隨著R的增加，在軸向力的作用下，皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨及DAC的EQV峰值分別下降了9.19％、19.25％、3

7、2.97％，DAC位移峰值下降6.18％；在頰舌向力的作用下，皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨和DAC的EQV峰值分別下降10.94％、67.32％、12.63％，DS位移峰值下降9.36％。當R=8:2時，應力及位移可以達到最小。
　　第一部分結(jié)論：
　　1.成功建立了包含下頜骨骨塊及DAC的三維有限元模型。
　　2.D≥2mm，R=8:2為最優(yōu)設計參數(shù)。
　　第二部分：離體實驗
　　實驗四：DI設計加工制作及離體生物力學

8、測試
　　方法：根據(jù)上述優(yōu)化結(jié)果，設計并加工制作出一種改良型DI。將牽張高度為6mm的DI與普通種植體進行相關(guān)生物力學性能的比較分析，分別進行了軸向拔出實驗及周期荷載疲勞實驗的檢測。
　　結(jié)果：軸向拔出實驗的結(jié)果顯示，DI的最大拔出力為1106±75.22N，普通種植體的最大拔出力為1094±114.3N，二者差別無統(tǒng)計學意義；周期荷載疲勞實驗結(jié)果顯示，經(jīng)歷240萬次（模擬10年咀嚼狀態(tài)）的加載，所有牽張種植體試件與普通種植

9、體的試件均未發(fā)生斷裂疲勞。
　　實驗五：離體牽張測試
　　方法：在新鮮的犬離體下頜骨上模擬DI植入及牽張的全過程：水平截骨-打種植孔-平行植入兩枚DI-垂直截骨-更換牽張螺絲-試牽張。
　　結(jié)果：手術(shù)操作過程順利，成功將游離骨塊牽起。
　　第二部分結(jié)論：
　　1.牽張6mm的改良型DI具有良好的生物力學性能。2.該改良型DI具備可靠的牽張性能。
　　第三部分：動物實驗
　　實驗六：雙側(cè)下頜牙槽嵴

10、萎縮動物模型的建立及DI植入術(shù)
　　方法：選擇3只雜種犬作為實驗動物。通過拔除其雙側(cè)下頜全部前磨牙并進行牙槽嵴修整，建立雙側(cè)下頜牙槽嵴萎縮的犬模型。在確定模型建好后，采用一種自創(chuàng)的全新的手術(shù)方式，在雙側(cè)分別植入兩枚DI。
　　結(jié)果：拔牙三個月后大體及X線片結(jié)果顯示成功建立了雙側(cè)下頜牙槽嵴萎縮的犬模型；新式DI植入手術(shù)操作方便、出血量少，成功將DI植入。
　　實驗七：牽張早期成骨效果的評價
　　方法：DI植入后5天

11、將連接螺絲更換為牽張螺絲并開始第一次牽張，每兩天牽張1次，每次牽張1mm，牽張6次達到6mm的牽張高度。觀察30天后將動物處死，分別通過大體、X線、CT、Micro-CT、組織病理學分析評價其牽張早期成骨的情況。
　　結(jié)果：牽張30天后，大體觀察可見8枚DI均穩(wěn)定，未出現(xiàn)松動、脫落。牽張區(qū)域新生組織色澤偏暗紅，質(zhì)地較硬，頰側(cè)新生組織表面粗糙不平，舌側(cè)較為光滑平整，肉眼已分辨不出截骨線位置；X線、CT、Micro-CT、硬組織病理結(jié)