氧化鋯基臺純鈦種植體疲勞性能的實驗研究.pdf

1、目的：口腔種植修復技術發(fā)展半個世紀以來，因純鈦種植體鈦金屬與人體組織具有良好的生物相容性，良好的力學相容性，良好的耐腐蝕性而廣泛的用于口腔臨床種植修復。但隨著臨床觀察發(fā)現(xiàn)鈦基臺在牙齦組織薄弱區(qū)或者穿齦的部位會顯現(xiàn)不同程度的鈦金屬顏色，是因金屬離子逐漸析出致周圍組織染色從而影響了美學修復效果。然而氧化鋯瓷因穩(wěn)定的微觀結晶結構，具有良好的高韌性、耐腐蝕性、低導熱性及生物相容性，符合口腔醫(yī)學人工種植體材料的使用要求。在此基礎上，對氧化鋯陶瓷研

2、究發(fā)現(xiàn)其生物相容性及機械性能較明顯高于其他全瓷類材料，氧化鋯基臺與全瓷冠結合修復后比鈦基臺結合全瓷冠修復明顯改善美觀程度，但氧化鋯陶瓷有較高的脆性，存在崩裂、折斷的現(xiàn)象。為了使美觀和功能更好的兼容，實驗設計為氧化鋯基臺的純鈦種植體和純鈦基臺的純鈦種植體。為促進骨結合的質量和速度，臨床多采用種植體表面噴砂酸洗粗化處理的方法，為貼近臨床本實驗選擇兩組植體均為表面已噴砂酸洗處理的二段式螺紋柱形種植體，利用凱爾測控電子動態(tài)試驗系統(tǒng)設備對兩組分別

3、施加動態(tài)載荷，進行疲勞試驗。通過比較兩組種植體的疲勞極限值來探討氧化鋯基臺結合純鈦種植體的整體的疲勞性能，是否達到臨床應用要求，從而為臨床上廣泛使用氧化鋯基臺美學修復方向提供實驗數(shù)據(jù)及參考。
　　方法：
　　1.試件設計及制作
　　1.1.試件設計：
　　試件為組合式氧化鋯純鈦種植體及純鈦基臺純鈦種植體，由24枚表面粗化處理的純鈦種植體及相應配套的基臺、中央螺絲、不銹鋼帽組成，基臺與種植體以內六方形式連接，中央螺

4、絲旋緊固定，不銹鋼帽粘結固定于基臺部分。
　　1.2.試件制作：
　　純鈦種植體24枚：二段式螺紋柱狀，直徑4mm，螺紋區(qū)長度10mm，穿齦區(qū)2.5mm。
　　氧化鋯基臺12枚：上端直徑3.5mm，下端最大直徑4.5mm，總長度7mm，中央螺絲插入?yún)^(qū)內孔直徑2.1mm，六方內徑1.5mm，外六方連接體長度1.6mm。
　　純鈦基臺12枚：上端直徑3.5mm，下端最大直徑4.5mm，總長度7mm，中央螺絲插入?yún)^(qū)內孔

5、直徑2.1mm，六方內徑1.5mm，外六方連接體長度1.6mm。
　　純鈦中央螺絲24枚：直徑1.4mm，長度9.5 mm，螺紋區(qū)長度5.5 mm
　　不銹鋼帽24枚：外直徑6.5mm，內直徑4.6 mm，總高度為9.75 mm
　　1.3.生產廠家：
　　氧化鋯基臺、不銹鋼帽由山東新華醫(yī)療器械有限公司制作完成；純鈦種植體、純鈦基臺、中央螺絲由河北省新華口腔科技有限公司制作完成。
　　2.實驗分組
　

6、　選取的24枚種植體，實驗分為A、B兩大組，每組12枚純鈦種植體及相應配套基臺、中央螺絲、不銹鋼帽。兩組種植體用丙酮、75％乙醇超聲清洗20min后常溫干燥待用。各大組按試驗標準每三枚分為一小組，分成四小組，即A1、A2、A3、A4；B1、B2、B3、B4。
　　A組（實驗組）：氧化鋯基臺+純鈦種植體+不銹鋼帽（12套）
　　A1組：施加300N動態(tài)初載荷（3套）
　　A2組：施加275N動態(tài)載荷（3套）
　　A

7、3組：施加250N動態(tài)載荷（3套）
　　A4組：施加225N動態(tài)載荷（3套）
　　B組（對照組）：鈦金屬基臺+純鈦種植體+不銹鋼帽（12套）
　　B1組：施加450N動態(tài)初載荷（3套）
　　B2組：施加425N動態(tài)載荷（3套）
　　B3組：施加400N動態(tài)載荷（3套）
　　B4組：施加375N動態(tài)載荷（3套）
　　3.種植體表面處理
　　噴砂機噴頭與種植體螺紋區(qū)呈45o角，0.2Mpa的氣

8、壓，將粒徑80目TiO2（氧化鈦）噴涂于種植體螺紋區(qū)表面7秒鐘。用配制的49％硫酸／18％鹽酸混合液在60o恒溫水浴酸洗40min。常溫干燥待用。
　　4.分析處理后種植體外貌
　　使用掃描電鏡觀察純鈦種植體噴砂酸洗處理后表面的形貌。
　　5.試件組裝
　　基臺與種植體以內六方的方式固位連接，順利就位，基臺和純鈦種植體連接適合性良好，用純鈦的中央螺絲將種植體基臺緊緊固定在一起，中央螺絲擰緊，預加扭力30N，最后將

9、不銹鋼帽粘固于基臺，粘結劑為3M速調靈。
　　6.疲勞強度檢測
　　參照牙科學骨內牙種植體動態(tài)疲勞試驗標準（ISO14801：2007)進行，標準規(guī)定了穿黏膜型、單樁、骨內牙種植體和植體的預成修復組件的疲勞試驗方法，模擬的是骨內牙種植體主體及其預成修復組件在“最壞情況”的條件下的功能載荷。利用凱爾測控電子動態(tài)測試系統(tǒng)分別對兩組試件進行施加與種植體基臺長軸呈30o的側向剪切力，按試驗標準應施加靜態(tài)載荷，然后根據(jù)試件靜態(tài)破壞時力

10、值的80％確定動態(tài)載荷初始值，本研究是結合相關文獻，臨床實際情況確定動態(tài)初載荷然后進行動態(tài)載荷試驗，頻率10Hz，依次降低負荷值，記錄4種峰值載荷下的各組實驗數(shù)據(jù)，直至一組的三個試件在5×106循環(huán)次數(shù)下沒有發(fā)生任何破壞時的載荷，即種植體的疲勞極限。
　　7.實驗結果對比和分析
　　比較氧化鋯基臺組件和純鈦基臺組件疲勞極限值，最大耐受載荷時彎矩M，畫出載荷循環(huán)圖及記錄各組件破壞方式。
　　結果：
　　1.純鈦種植

11、體表面處理后掃描電鏡低倍鏡（×30）下可看到表面比較粗糙，有大量微小的點狀凹陷，高倍鏡下（×2000、×5000、×8000）可看到大小不一的窩洞，一級窩洞內還可發(fā)現(xiàn)許多不規(guī)則的二級窩洞。
　　2.A組（實驗組）：A1組動態(tài)初載荷300N，依次向A2、A3組試件加載275N，250N的載荷，試件均破壞，破壞位置是基臺與種植體銜接處，中央螺絲折斷；A4最終測試最大耐受載荷為225N；彎矩M=1237.5KN。
　　B組（對照組

12、）：B1組設定動態(tài)初載荷450N，依次向 B2、B3加載425N、400N的載荷，試件均破壞，破壞位置是種植體上端第三個螺紋區(qū)；B4最終測得最大耐受載荷為375N；彎矩M=2026.5KN。
　　結論：
　　1.氧化鋯基臺純鈦種植體和純鈦基臺純鈦種植體的最大耐疲勞值均符合口腔生理性咬合力的要求，達到口腔咀嚼功能所需。
　　2.氧化鋯基臺的純鈦種植體的最大耐受載荷（225N）低于純鈦基臺的純鈦種植體的最大耐受載荷（375