摘要：背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心结构种植体、下颌骨骨块和牙冠的3D模型,对不同结构种植体的力学性能进行有限元分析。将Gyroid结构种植体模型导入3D打印机,使Gyroid结构种植体实体化,然后对种植体表面依次进行喷砂酸蚀和紫外光功能化处理,制备具有优良力学性能和表面活性的亲水性Gyroid结构种植体。通过扫描电镜和接触角测试分析3D打印Ti6Al4V试件表面改性处理前后的形貌与亲水性。结果与结论:①有限元分析结果显示,在垂直向平均咬合力作用下,Gyroid结构可以将作用于种植体上的载荷均匀分散到整个结构中,实心结构种植体上的载荷只能分散在其外表面并集中于颈部;Gyroid结构种植体受到的最大等效应力为200.67 MPa,不超过Ti6Al4V材料屈服强度的50%;Gyroid结构种植体对周围骨组织的最大等效应力为24.27 MPa,略高于实心结构种植体的最大等效应力17.32 MPa,并且在20-60 MPa区间内,Gyroid结构种植体对新骨形成的刺激效果优于实心结构种植体。②3D打印技术可以将Gyroid结构种植体模型实体化,扫描电镜下可见3D打印Ti6Al4V试件表面有许多未熔融的球形金属颗粒,经喷砂酸蚀后表面形成微米级网状孔洞结构,已不见凸出的金属颗粒,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理的试件表面形貌与喷砂酸蚀组基本一致;接触角测试结果显示,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理后的试件表面亲水性优于喷砂酸蚀处理组与无表面处理组。③喷砂酸蚀处理可以去除3D打印试件上弱连接的金属颗粒,提高实体模型与设计模型的相似性,在此基础上进行紫外光功能化处理可以显著提高3D打印Gyroid结构种植体的亲水性且不影响其结构。

摘要：背景:颞下颌关节骨关节炎是一种发病率很高的口腔常见病,而颞下颌关节骨关节炎早期隐匿不易被发现,临床上病理标本获取难度较高,难以开展相关研究。将数字化3D打印技术应用到颞下颌关节骨关节炎动物模型上来增加动物模型的一致性,从而促进颞下颌关节骨关节炎疾病的研究。目的:利用新型数字技术建立标准化的颞下颌关节骨关节炎大鼠模型。方法:将30只SD雌性大鼠根据单侧前牙反牙合建模方法的不同,随机分为3组,传统模型组、数字化模型组和对照组,每组10只。于建模后4,8周采集髁突软骨标本,体式显微镜观察表观形态,苏木精-伊红染色、番红O/固绿染色观察病理形态,ELISA观察白细胞介素1β、肿瘤坏死因子α的表达变化,免疫组织化学染色观察蛋白多糖、Ⅱ型胶原及基质金属蛋白酶13的表达变化。结果与结论:(1)数字化模型组和传统模型组观察到不同程度的退行性病变。干预后第1周,模型组大鼠体质量均呈下降趋势,随后呈增长趋势,且显著低于对照组。(2)体式显微镜观察结果显示,建模后4,8周,数字化模型组表面的变形及缺损程度明显高于传统模型组。(3)两个时间点,数字化模型组和传统模型组的国际骨关节炎研究学会(Osteoarthritis Research Society International,OARSI)评分均高于对照组,数字化模型组高于传统模型组(P<0.05)。(4)组织病理学观察显示,建模后4,8周,两个模型组的改良Mankin评分和OARSI评分均显著高于同龄对照组(P<0.05)。(5)免疫组织化学染色结果显示,建模后4,8周,与同龄对照组相比,蛋白多糖及Ⅱ型胶原在传统模型组与数字化模型组两个时间点表达降低,基质金属蛋白酶13表达增强(P<0.05)。(6)ELISA结果显示,传统和数字化模型组大鼠8周时炎性因子白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α的表达水平均高于同龄对照组,数字化模型组高于传统模型组(P<0.05)。(7)采用3D打印技术设计制作的个性化金属管,无需反复试戴调整即能快速引导颞下颌关节发生骨关节炎样病变,可重复性好,适合推广应用。

摘要：背景:螺纹结构的锥形种植体具有良好控制微动的能力,有利于即刻负荷,但有关双螺纹锥柱状和锥形柱状锥形种植体对即刻负荷后种植体-骨界面应力分布和初始稳定性的影响尚未见文献报道。目的:探讨双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体在下颌磨牙区即刻负荷时对种植体及周围骨界面生物力学分布的影响。方法:①三维有限元分析:利用锥形束CT扫描1名志愿者下颌骨及第一磨牙,建立下颌骨基准模型,将双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体分别与下颌骨模型组装,建立下颌第一磨牙即刻种植(或延期种植)即刻负荷种植体模型(共4组模型),对每个模型牙冠中央窝处分别加载轴向、舌颊45°向、近远中向、颊舌4个方向的载荷(100 N),利用三维有限元分析种植体位移和种植体-骨界面应力分布情况。②体外实验:在口腔种植机器人的辅助下,将双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体分别植入相同的人工骨块上,建立种植体即刻种植(或延期种植)即刻负荷体外模型(共4组模型),用Osstell共振频率分析仪及配套的SmartPeg传感器测量前、后、左、右4个垂直方向的种植体稳定系数值,评估其初始稳定性,验证有限元分析结果。结果与结论:①延期种植即刻负荷时,锥形柱状种植体和双螺纹锥柱状种植体的位移相差较小,但锥形柱状种植体-骨界面最大应力值大于双螺纹锥柱状种植体-骨界面;即刻种植即刻负荷时,种植体周围骨的最大应力值和最大位移量均出现在近远中向施加载荷时,其中锥形柱状种植体应力值达到了298.84 MPa,最大位移量为0.31 mm,均大于双螺纹锥柱状种植体;②体外实验结果显示,双螺纹锥柱状种植体的种植体稳定系数值均大于锥形柱状种植体;③与锥形柱状种植体相比,双螺纹锥柱状种植体在即刻负荷时具有较高的初始稳定性,提示临床上即刻负荷时可优先考虑使用双螺纹锥柱状种植体。

摘要：背景:蜘蛛网结构具有内在的能量耗散机制,使其能承受较大的集中负荷,将其应用到3D打印个性化钛网设计上来减少由于应力集中引起的局部断裂。目的:研究新型仿生蛛网孔隙结构3D打印个性化钛网的设计方法,并应用三维有限元法对其进行生物力学分析。方法:应用锥形束CT、Mimics、Geomagic Wrap、3-matic Research和ANSYS Workbench等软件分别建立仿生蛛网孔隙结构、圆孔结构、方孔结构、六边形孔结构且厚度均为0.3 mm的4组个性化钛网有限元模型,将100 N的载荷加载在牙槽嵴顶对应的钛网上,进行有限元分析。结果与结论:①方孔、圆孔、六边形孔、仿生蛛网孔隙结构个性化钛网最大位移值分别为0.064,0.103,0.107,0.070 mm,等效应力最大分别为1633.5,1611.3,2131.2,1104.8 MPa;②各组固位螺钉在钛网受力后应力分布相似,主要集中在螺钉颈部与钛网相接触部位,方孔、圆孔、六边形孔、仿生蛛网孔隙结构个性化钛网组固位螺钉最大等效应力值分别为149.13,200.32,178.73,163.30 MPa,各组固位螺钉所受到的应力处于安全范围内;③结果显示,仿生蛛网孔隙结构个性化钛网能很好地分散钛网应力,减少应力集中现象;同时,0.3 mm厚度仿生蛛网孔隙结构个性化钛网可以满足大面积颌骨缺损重建机械强度的要求。

摘要：目的:分析下颌骨正中联合骨折使用钛板固定过程中钛板的应力分布情况,再评估3D打印钛板的厚度、表面缺陷、表面粗糙度和机械性能。方法:分别数字化设计并建模,以有限元分析与静态力学分析所用钛板的外形,先模拟下颌骨正中联合骨折经钛板固定承受单侧咬合力的情况,并进行有限元分析,再对成品钛板与3D打印钛板进行厚度、粗糙度以及静态力学性能检测。结果:下颌接骨板应力集中部位主要在桥接部位;静态力学试验结果显示,3D打钛板的屈服载荷、最大载荷均显著大于成品微型和小型钛板(P<0.001);3D打印钛板经打磨抛光后厚度、粗糙度接近成品钛板。结论:3D打印钛板经打磨抛光后其厚度、精准度、粗糙度、机械性能均较佳。

摘要：目的通过对比3种数字化测量方法,评估静态导板辅助种植的精确度并探讨同一导板辅助种植多颗种植体的影响误差及种植体之间的平行情况。方法随机抽取3名下颌无牙颌患者的CBCT数据,数据提取后通过Straumann P20+3D打印机仿形态各打印10个模型,共30个下颌无牙颌树脂模型。按照无牙颌固定修复在46位点、44位点、42位点、32位点、34位点、36位点常规植入6颗平行种植体,并设计手术导板。由1名种植医生从46位点开始依次顺序种植6颗种植体,共180颗种植体,术后分别用3种测量方法评估植入种植体的3D距离偏差及轴向角度偏差。结果术后种植体合计平均角度偏差为1.89°±0.87°,平均3D距离偏差颈部为(0.46±0.19)mm、根方为(0.58±0.21)mm;扫描杆&Qualify、扫描杆&coDiagnostiX和CBCT&coDiagnostiX 3种测量方法的测量数据轴向角度偏差分别为1.96°(1.26°)、1.82°(1.15°)和1.60°(1.12°),颈部3D距离偏差分别为0.37 mm(0.23 mm)、0.41 mm(0.15 mm)和0.6 mm(0.28 mm),根方3D距离偏差分别为0.47 mm(0.26 mm)、0.55 mm(0.22 mm)和0.69 mm(0.29 mm);扫描杆&Qualify测量术后实际任意两种植体之间平均夹角为1.65°±0.87°,最小0.02°,最大5.54°。结论CBCT测量在角度偏差上比扫描杆测量准确度高,在3D距离偏差上准确性要低;数字化导板辅助种植多颗种植体有较好的精确性和平行度,其手术过程中偏差没有累加或递减趋势,偏差与种植位点有关。

摘要：目的探讨采用口腔种植机器人系统辅助种植牙手术精度的临床前及临床研究。方法计算机检索PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Embase、知网、维普、万方数据库中口腔种植机器人辅助下种植的研究,包括临床前研究(模型实验和动物实验)和临床研究,检索时限为建库至2023年8月,设定纳入指标。主要结局指标为测量设计与植入种植体位置在三维方向上的偏差,包括种植体植入点、根尖点及角度的误差。采用Stata 14.0和RevMan软件对数据进行Meta分析。亚组分析用于比较不同的研究设计及研究对象、是否植入种植体、缺失牙情况、特殊解剖结构的误差。结果最终从20篇文献中纳入了23项研究(其中临床前研究18项,临床研究5项),共计840个植入位点。结果显示:口腔种植机器人系统辅助种植牙手术在临床前研究中种植体的植入点、根尖点、角度误差分别为0.60 mm(95%CI:0.51~0.70,I^(2)=0.0%)、0.73 mm(95%CI:0.62~0.84,I^(2)=24.9%)、1.25°(95%CI:1.02~1.48,I^(2)=47.9%);在临床研究中种植体的植入点、根尖点、角度误差分别为0.62 mm(95%CI:0.39~0.86,I^(2)=0%)、0.63 mm(95%CI:0.39~0.87,I^(2)=0%)、1.23°(95%CI:0.71~1.76,I^(2)=15.9%)。结论口腔种植机器人系统辅助种植牙手术精度在临床前及临床研究中的植入点误差、根尖点误差及角度误差均无统计学差异,为后续的实验及临床应用提供了参考。

摘要：目的研究不同孔隙率及梯度孔隙率Gyroid结构力学性能,设计并制备新型多孔种植体。方法通过MSLattice和Magics软件建立均一孔隙率为60%、65%、70%、75%、80%和60%~80%梯度的Gyroid结构模型,分别通过有限元分析及力学压缩试验对比不同孔隙率Gyroid结构力学性能,设计并通过激光选区熔融技术(selective laser melting,SLM)3D打印新型多孔种植体。结果随着孔隙率的上升,Gyroid结构的弹性模量和抗压强度下降。同一孔隙率下,SLA前后Gyroid结构的弹性模量差异不具有统计学显著性(P>0.05),梯度Gyroid结构的最大抗压应变均低于各均一孔隙率Gyroid结构。结论梯度Gyroid结构匹配了骨皮质及骨松质的弹性模量,且强度与人骨相近,具有优异的力学性能,有望应用在口腔种植体上。

摘要：目的观察蛛网型个性化钛网暴露后的骨增量效果,并探究对钛网进行聚氨酯涂层是否可降低感染率。方法实验选取6只比格犬,对犬下颌双侧第二、三前臼齿虚拟拔除,构建骨缺损模型,设计、打印截骨导板及蛛网结构个性化钛网,分别对钛网进行酸蚀及聚氨酯涂层处理。对比格犬双侧下颌骨行牙槽骨骨缺损引导骨再生(guided bone regeneration,GBR),术后2周在术区滴食诱食剂建立钛网暴露模型,3个月处死6只比格犬,通过观察、CBCT分析、体视显微镜观察分析各组钛网暴露后牙槽骨骨增量效果。结果12个钛网暴露位点的3种结果:(1)钛网脱落,软组织愈合;(2)钛网在位,暴露持续存在;(3)钛网在位,软组织愈合。其中2个酸蚀位点及1个聚氨酯涂层位点出现不同程度感染症状。CBCT、体积比计算及体视显微镜观察得出:钛网脱落组成骨35%±13%;钛网暴露愈合组48%±8%的成骨明显高于暴露持续存在组的27%±10%(P0.05)。结论个性化钛网早期暴露后依旧可以形成新生骨,暴露后愈合的成骨效果最佳。经聚氨酯涂层后感染率稍低于酸蚀组,两组的差异为16.6%。

摘要：目的探讨不同喷砂参数对医用四级纯钛表面粗糙度的影响,为优化纯钛大颗粒喷砂酸蚀表面性能提供参考。方法采用氧化铝颗粒利用正交实验设计,进行不同参数条件下的医用四级纯钛表面喷砂处理,通过正交实验极差和方差分析,分析喷砂的粒度、压强、距离及时间对医用四级纯钛表面平均粗糙度(roughness average,Ra)的影响。结果本实验因素水平范围内可获得Ra值1.083~2.494μm粗糙度表面。其中最小表面粗糙度(A组)参数为喷砂材粒度100目、压强0.2 MPa、喷砂距离50 mm、时间60 s,最大表面粗糙度(B组)参数为喷砂材粒度60目、压强0.4MPa、喷砂距离100mm、时间15s。结论在本实验因素水平范围内Ra值随喷砂粒度和时间的增大而减小,随喷砂压强和距离的增大而增大。