發(fā)布時(shí)間：2018-04-15 15:36

  本文選題：超細(xì)晶純鈦 + 粗晶純鈦��； 參考：《第四軍醫(yī)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：微種植體是直徑小于3.0mm的種植體,主要用于解決缺牙區(qū)近遠(yuǎn)中距離較小,或頰舌向骨量不足患者的種植修復(fù)需求。微種植體修復(fù)具有手術(shù)創(chuàng)傷小,術(shù)后不適感低等優(yōu)點(diǎn)。然而,微種植體的成功率較低,五年成功率約為83.9%-89%。其失敗的主要原因?yàn)?純鈦微種植體的機(jī)械強(qiáng)度低,在行使咀嚼功能時(shí),折斷風(fēng)險(xiǎn)較高;微種植體表面積小,與骨組織接觸面積小,骨結(jié)合強(qiáng)度低,造成微種植體的松動(dòng)和脫落。因此,提高微種植體的機(jī)械強(qiáng)度、增加其骨接觸面積是解決微種植體臨床應(yīng)用受限的關(guān)鍵問題。晶粒細(xì)化能夠提高金屬材料的機(jī)械性能,等通道擠壓技術(shù)是細(xì)化晶粒的有效方法。因此,本研究使用等通道擠壓技術(shù)制備超細(xì)晶純鈦材料,對其力學(xué)性能進(jìn)行測試,通過有限元方法對微種植體的螺紋形態(tài)進(jìn)行優(yōu)化增加其骨接觸面積,然后制備出優(yōu)化形態(tài)的超細(xì)晶純鈦微種植體,對其破壞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度及耐腐蝕性能等理化性能進(jìn)行研究,最后將微種植體經(jīng)表面處理后植入兔股骨建立實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型,對其周圍骨組織形態(tài)、骨整合性能及骨結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行分析,為超細(xì)晶純鈦微種植體的臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本研究共分為三部分:第一部分:超細(xì)晶純鈦微種植體形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)及制備1.超細(xì)晶純鈦材料的制備及力學(xué)性能測試室溫下,對粗晶純鈦進(jìn)行四道次BC路徑等通道擠壓處理,擠壓速度4mm/min,然后觀察其微觀組織結(jié)構(gòu)并測試其力學(xué)性能。透射電鏡結(jié)果表明,本研究制備的超細(xì)晶純鈦材料的晶粒細(xì)化均勻,平均晶粒尺寸約為300nm。力學(xué)性能測試結(jié)果表明,超細(xì)晶純鈦的維氏硬度由粗晶純鈦的1499MPa提高為2488MPa,拉伸和壓縮屈服強(qiáng)度分別為682MPa和700MPa,較粗晶純鈦的拉伸和壓縮屈服強(qiáng)度分別提高51%和53%,同時(shí)保留了粗晶純鈦良好的延伸率和彈性模量。2.超細(xì)晶純鈦微種植體形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)及制備使用Ansys Workbench有限元軟件對直徑2.5mm超細(xì)晶純鈦微種植體的螺紋高度和距離進(jìn)行雙變量優(yōu)化,以微種植體的表面積、周圍骨組織中的最大等效應(yīng)力以及微種植體強(qiáng)度值預(yù)判等因素確定優(yōu)化形態(tài)。研究結(jié)果表明,微種植體的螺紋形態(tài)對周圍骨組織應(yīng)力及骨接觸面積具有明顯影響。當(dāng)螺紋高度為0.3mm,螺紋距離為0.67mm時(shí),微種植體周圍皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨上的最大等效應(yīng)力值分別下降28%和33.1%,微種植體骨接觸面積增加了19%,且超細(xì)晶純鈦微種植體強(qiáng)度預(yù)估值能夠滿足臨床需求。然后,使用數(shù)控機(jī)床制備出精度符合研究要求的超細(xì)晶純鈦微種植體。第二部分:超細(xì)晶純鈦微種植體理化性能的研究1.超細(xì)晶純鈦微種植體破壞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)按照ISO14801種植體破壞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),制作破壞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)裝置。在微種植體上加工鈷鉻合金冠,冠的旋轉(zhuǎn)中心與模擬骨水平面距離為11mm,載荷方向與微種植體長軸夾角為30°。研究結(jié)果表明,直徑2.5mm超細(xì)晶純鈦微種植體的破壞強(qiáng)度值為327.85±21.18N,顯著大于粗晶純鈦微種植體對照組的破壞強(qiáng)度值197.39±11.49N,強(qiáng)度值提高66%。使用超細(xì)晶純鈦制作微種植體能夠顯著提高微種植體的機(jī)械強(qiáng)度。2.超細(xì)晶純鈦微種植體疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)按照ISO14801種植體疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),對微種植體的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行測試,載荷施加形式為正弦曲線,最小載荷為最大載荷的10%,加載頻率為10Hz。結(jié)果表明,超細(xì)晶純鈦和粗晶純鈦微種植體載荷循環(huán)數(shù)為106次時(shí)的載荷值分別為150N和90N,超細(xì)晶純鈦微種植體的疲勞強(qiáng)度明顯優(yōu)于粗晶純鈦微種植體,其疲勞強(qiáng)度能夠滿足臨床修復(fù)要求。3.超細(xì)晶純鈦微種植體材料耐腐蝕性能實(shí)驗(yàn)在不同p H值和氟離子濃度下,通過電化學(xué)工作站對超細(xì)晶和粗晶純鈦的阻抗譜和極化曲線等耐腐蝕性能參數(shù)進(jìn)行測試,并對腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行觀察。腐蝕電流和電位測試結(jié)果表明,在中性唾液環(huán)境隨著氟離子濃度的增加,兩種材料的耐腐蝕性能下降,超細(xì)晶與粗晶純鈦的耐腐蝕性能相似。在酸性唾液環(huán)境隨著氟離子濃度的增加,兩種材料的耐腐蝕性能下降,高氟離子濃度時(shí),超細(xì)晶純鈦的耐腐蝕性能優(yōu)于粗晶純鈦。腐蝕形貌和產(chǎn)物分析結(jié)果表明超細(xì)晶純鈦表面的腐蝕產(chǎn)物少于粗晶純鈦。4.超細(xì)晶純鈦微種植體材料表面處理后的形貌特征按照課題組優(yōu)化的噴砂酸蝕參數(shù)對超細(xì)晶和粗晶純鈦進(jìn)行表面處理。噴砂處理使用Al2O3顆粒,壓力為0.6MPa,距離10mm,時(shí)間15s;酸蝕處理使用混合酸,酸蝕溫度為80℃,時(shí)間為5min。然后使用三維形貌分析儀和掃描電鏡對其形貌特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明,表面處理后的超細(xì)晶和粗晶純鈦具有噴砂形成的一級結(jié)構(gòu)和酸蝕形成的二級結(jié)構(gòu),超細(xì)晶和粗晶純鈦表面的粗糙度Sa分別為1.67±0.18μm和1.74±0.15μm,均為適宜的種植體表面粗糙度范圍。第三部分:超細(xì)晶純鈦微種植體骨整合性能的研究1.微種植體動(dòng)物模型的建立及骨結(jié)合性能分析使用新西蘭大白兔建立微種植體動(dòng)物模型,植入位點(diǎn)為富含松質(zhì)骨的股骨遠(yuǎn)心端。將經(jīng)過表面處理的超細(xì)晶純鈦微種植體植入兔股骨,術(shù)后X線檢查結(jié)果表明,微種植體與周圍骨組織愈合良好,未見骨吸收。術(shù)后2個(gè)月取材,對包含微種植體的股骨組織進(jìn)行Micro-CT掃描,并結(jié)合骨硬組織切片VG染色,對微種植體周圍骨組織進(jìn)行形態(tài)學(xué)和組織學(xué)分析。結(jié)果表明,超細(xì)晶純鈦優(yōu)化形態(tài)微種植體與粗晶純鈦優(yōu)化形態(tài)微種植體的骨組織形態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果無區(qū)別,優(yōu)于超細(xì)晶純鈦標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)微種植體。組織學(xué)結(jié)果表明,超細(xì)晶和粗晶純鈦微種植體與周圍骨組織均形成良好的骨結(jié)合。2.微種植體骨結(jié)合強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)對微種植體進(jìn)行拔出強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),超細(xì)晶純鈦優(yōu)化形態(tài)微種植體的拔出力(422.50±50.29N)顯著大于超細(xì)晶純鈦標(biāo)準(zhǔn)螺紋微種植體(302.50±34.09N),與粗晶純鈦優(yōu)化形態(tài)微種植體的拔出力(413.17±36.06N)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。研究結(jié)果表明,形態(tài)優(yōu)化后微種植體的骨結(jié)合強(qiáng)度顯著提高。
[Abstract]:Micro - implant is a kind of implant with a diameter less than 3.0mm . It is mainly used to solve the problems of less middle distance in the tooth - missing area or less in the buccal - lingual direction than in patients with insufficient bone mass . The results show that the microstructure of the micro - implant is less than that of the fine - grained pure titanium . The results show that the microstructure of the micro - implant can be improved by 51 % and 53 % . The microstructure of the micro - implant can be improved . The results show that the damage strength of ultra - fine grained pure titanium micro - implant is 327.39 鹵 11.49N , which is higher than that of coarse - grained pure titanium microimplant . The results show that the corrosion resistance of ultra - fine crystalline titanium micro - implant is 327.39 鹵 11.49N , and the strength value is increased by 66 % . The results show that the corrosion resistance of ultra - fine crystalline titanium micro - implant is less than that of coarse - grained pure titanium . The results show that the morphology of the ultra - fine crystalline titanium micro - implant is less than that of coarse - grained pure titanium . The results showed that the pullout strength of micro - implant ( 422.50 鹵 50.29N ) was significantly higher than that of fine - grained pure titanium standard screw micro - implant ( 302.50 鹵 34.09N ) , and the pullout force ( 413.17 鹵 36.06N ) of microimplant was significantly higher than that of fine - grained pure titanium standard microimplant ( 413.17 鹵 36.06N ) .

【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R783.1
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本文編號：1754725