一種改良型牽張式種植體的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、種植義齒修復(fù)因具有傳統(tǒng)義齒修復(fù)無(wú)法比擬的良好功能和美學(xué)效果，已得到越來(lái)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(yán)重限制了其應(yīng)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(dǎo)骨組織再生（GBR）、牙槽嵴牽張成骨（ADO）等。其中ADO是激發(fā)機(jī)體自身的再生能力而自然成骨，具有無(wú)需植骨、沒(méi)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(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛的關(guān)注。
　　現(xiàn)有的牙槽嵴牽張?jiān)O(shè)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(jiǎn)化了手術(shù)過(guò)程，減少了對(duì)牙周組織的創(chuàng)傷，同時(shí)也大大縮短了整體治療時(shí)間。雖然DI具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，然而，在臨床及研究應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有牽張?jiān)O(shè)備也存在著很多不足。一是設(shè)備體積較大，適用范圍窄；二是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生并發(fā)癥的可能性大；三是現(xiàn)有牽張?jiān)O(shè)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(shè)備難以完整取出，進(jìn)而增加了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何通過(guò)有效的手段對(duì)現(xiàn)有牽張?jiān)O(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，解決上述的一項(xiàng)或幾項(xiàng)問(wèn)題，是推廣DI應(yīng)用的關(guān)鍵。
　　本課題針對(duì)牙槽嵴高度不足時(shí)的種植修復(fù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)應(yīng)用一種改良型DI。通過(guò)有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)，離體生物力學(xué)測(cè)試，以及離體、在體動(dòng)物牽張實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)該DI的性能。以期通過(guò)對(duì)DI相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化改良，使之從功能上實(shí)現(xiàn)“早期可靠牽張，遠(yuǎn)期最佳載力”。
　　第一部分：有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)

4、
　　實(shí)驗(yàn)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(tái)復(fù)合體（DAC）及自適應(yīng)變化的下頜骨的三維實(shí)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(yīng)力（MaxEQVstress）和DAC的位移對(duì)模型進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)。
　　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(yàn)結(jié)果證

5、實(shí)模型可靠。
　　實(shí)驗(yàn)二：中心牽張螺絲（DS）直徑（D）的優(yōu)化分析
　　方法：設(shè)定DS的D為輸入變量(1.0～3.0mm)，應(yīng)用AnsysDesignXplorer三維有限元優(yōu)化分析模塊，對(duì)這一個(gè)參數(shù)進(jìn)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(dāng)D≥2mm時(shí)，應(yīng)力及位移可以達(dá)到最小。
　　實(shí)驗(yàn)三：DI骨內(nèi)上下兩段長(zhǎng)度比例（R）的優(yōu)化分析
　　方法：設(shè)定R為輸入變量（5:5～9:1），應(yīng)用AnsysDesignXplorer三維有限元優(yōu)化分析模塊，對(duì)其進(jìn)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(dāng)R=8:2時(shí)，應(yīng)力及位移可以達(dá)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(shè)計(jì)參數(shù)。
　　第二部分：離體實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)四：DI設(shè)計(jì)加工制作及離體生物力學(xué)

8、測(cè)試
　　方法：根據(jù)上述優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計(jì)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(jìn)行相關(guān)生物力學(xué)性能的比較分析，分別進(jìn)行了軸向拔出實(shí)驗(yàn)及周期荷載疲勞實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)。
　　結(jié)果：軸向拔出實(shí)驗(yàn)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；周期荷載疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)歷240萬(wàn)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(shí)驗(yàn)五：離體牽張測(cè)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(guò)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(guò)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(xué)性能。2.該改良型DI具備可靠的牽張性能。
　　第三部分：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)六：雙側(cè)下頜牙槽嵴

10、萎縮動(dòng)物模型的建立及DI植入術(shù)
　　方法：選擇3只雜種犬作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。通過(guò)拔除其雙側(cè)下頜全部前磨牙并進(jìn)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(gè)月后大體及X線(xiàn)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(shí)驗(yàn)七：牽張?jiān)缙诔晒切Ч脑u(píng)價(jià)
　　方法：DI植入后5天

11、將連接螺絲更換為牽張螺絲并開(kāi)始第一次牽張，每?jī)商鞝繌?次，每次牽張1mm，牽張6次達(dá)到6mm的牽張高度。觀察30天后將動(dòng)物處死，分別通過(guò)大體、X線(xiàn)、CT、Micro-CT、組織病理學(xué)分析評(píng)價(jià)其牽張?jiān)缙诔晒堑那闆r。
　　結(jié)果：牽張30天后，大體觀察可見(jiàn)8枚DI均穩(wěn)定，未出現(xiàn)松動(dòng)、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(xiàn)位置；X線(xiàn)、CT、Micro-CT、硬組織病理結(jié)