發(fā)布時(shí)間：2018-05-26 06:15

  本文選題：生物力學(xué) + TM種植體�。� 參考：《南方醫(yī)科大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：研究背景： 臨床上應(yīng)用的不同系統(tǒng)種植體,功能負(fù)載后均出現(xiàn)一定程度邊緣性骨吸收,導(dǎo)致種植體松動(dòng)、脫落。邊緣性骨吸收病因尚未十分清楚,目前認(rèn)為咬合過載和種植體周圍炎是造成其主要原因。 Murat Cehreli經(jīng)研究表明：邊緣骨吸收可能由于種植體頸部設(shè)計(jì)不合理,剪切力不能沿種植體向周圍骨組織有效傳遞而產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中所致。許多學(xué)者通過改良種植體外形設(shè)計(jì),尤其頸部設(shè)計(jì),以優(yōu)化種植體與骨組織的生物力學(xué)相容性,降低邊緣骨吸收。 TM (Tension More)種植體是一種力求獲得較大界面張力的種植體,體部冠端直徑較根端縮窄1mm,形成獨(dú)特的倒錐形頸部設(shè)計(jì)。這種縮窄頸部設(shè)計(jì)符合人體牙槽骨的生理解剖形態(tài),盡可能保存了皮質(zhì)骨寬度；為種植體早期骨結(jié)合提供有利的骨愈合間隙；把種植體骨界面的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閺垜?yīng)力,確保種植體骨界面合理的應(yīng)力分布。本課題組早期研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)粗化表面處理的TM種植體在冠部間隙存在的情況下取得了良好骨整合。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證明,噴砂酸蝕表面處理的TM種植體頸部楔形骨缺損能自主骨修復(fù),且比圓柱螺紋種植體更有利于骨結(jié)合,更有效保存頸部皮質(zhì)骨。通過三維有限元分析比較2種不同錐度TM種植體骨界面的應(yīng)力分布特征,結(jié)果表明：垂直荷載下,錐度長度5mm的TM種植體骨界面具有較好的生物力學(xué)表現(xiàn)。 生物力學(xué)研究法廣泛應(yīng)用于種植體骨界面應(yīng)力分布特征的研究,為優(yōu)化種植體設(shè)計(jì)提供力學(xué)理論依據(jù),對(duì)維持種植體長期穩(wěn)定性以及提高遠(yuǎn)期成功率具有重要意義。ADA(American Dental Association)規(guī)定新型種植體研發(fā)的相關(guān)序列性實(shí)驗(yàn)中,力學(xué)研究實(shí)驗(yàn)應(yīng)包括理論力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析兩個(gè)方面。TM種植體的研發(fā)嚴(yán)格遵守ADA對(duì)種植體的檢測程序。本實(shí)驗(yàn)組早期對(duì)TM種植體力學(xué)研究應(yīng)用的三維有限元法,屬于計(jì)算機(jī)虛擬的理論分析法,需要實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析法重現(xiàn)虛擬原型,驗(yàn)證其有效性。光彈應(yīng)力分析法具有全場性、直觀性等優(yōu)點(diǎn),是種植體力學(xué)研究中十分成熟的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析技術(shù)。有學(xué)者認(rèn)為三維有限元法與光彈應(yīng)力分析法相結(jié)合是最合理的口腔力學(xué)行為研究方法。 目的： 本課題利用不同的光彈材料模擬頜骨的皮質(zhì)骨-松質(zhì)骨結(jié)構(gòu),建立包含種植體的復(fù)合光彈模型,運(yùn)用準(zhǔn)三維光彈應(yīng)力分析法,研究不同錐度設(shè)計(jì)的TM種植體對(duì)種植體骨界面應(yīng)力分布的影響。 方法： 1.種植體制備及分組 醫(yī)用純鈦制作5組種植體,對(duì)照組為圓柱狀螺紋種植體；實(shí)驗(yàn)組為4種不同錐度TM種植體,分別為：錐度長度3mm TM種植體、錐度長度為5mm TM種植體、錐度長度7mm TM種植體、錐度長度10mm TM種植體。 2.復(fù)合光彈模型制作 本次實(shí)驗(yàn)采用的光彈材料為改性環(huán)氧樹脂,固特邦結(jié)構(gòu)加固特種材料,分為A,B兩組份。在A、B組份允許的配比范圍內(nèi),配制出5種不同的環(huán)氧樹脂。通過壓縮實(shí)驗(yàn)測量5種環(huán)氧樹脂試件的彈性模量和屈服應(yīng)力。根據(jù)光彈實(shí)驗(yàn)相似性原則,參照實(shí)體頜骨皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨彈性模量比,最后,選取A：B重量比為100：40作為擬皮質(zhì)骨層光彈材料,A：B重量比為100：55作為擬松質(zhì)骨層光彈材料。 按材料配比后,對(duì)皮質(zhì)骨光彈材料、松質(zhì)骨光彈材料進(jìn)行光學(xué)性能測定。2種光彈材料分別制作成純彎梁模型,置于光彈儀中,測量2種光彈材料的材料條紋值。 復(fù)合光彈模型的制備。種植體垂直倒置于5Omm×50mm×10mm硅膠模具中心,確保種植體頸部與皮質(zhì)骨層良好關(guān)系,使皮質(zhì)骨-松質(zhì)骨界面位于種植體第一螺紋處并固定。皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨兩部分光彈材料需分層澆鑄固化。首先,按比例混合皮質(zhì)骨層光彈材料,并充分?jǐn)嚢韬?注入模具內(nèi),室溫固化后脫模,皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨接觸界面利用砂紙研磨修整,使1mm皮質(zhì)骨層厚度均勻,并模擬皮質(zhì)骨-松質(zhì)骨之間的生理性機(jī)械微嵌合。然后,將種植體-皮質(zhì)骨模塊再置回模具內(nèi)進(jìn)行松質(zhì)骨光彈材料的灌注,最后得出包含種植體的復(fù)合光彈模型。5種種植體各自包埋于由松質(zhì)骨及皮質(zhì)骨構(gòu)成的仿生頜骨模型中,共建立5個(gè)復(fù)合光彈模型。確保模型中無留有氣泡,種植體與光彈材料為完全接觸。 3.TM種植體光彈應(yīng)力分析 利用前面的實(shí)驗(yàn)所測得的皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨材料的彈性模量、屈服應(yīng)力以及材料條紋值,通過公式進(jìn)行理論換算得出材料的條紋級(jí)數(shù)極限。將包含種植體的復(fù)合光彈模型置于光彈儀中,分別在垂直、斜向45°方向下,逐步緩慢增大載荷力,觀察皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨條紋級(jí)數(shù)變化。當(dāng)皮質(zhì)骨或松質(zhì)骨條紋級(jí)數(shù)一方達(dá)到其條紋級(jí)數(shù)極限值,此時(shí)的加載力大小為復(fù)合模型垂直/斜向力的載荷極限。結(jié)合正常人咬合力范圍,確定加載力方向與大小分別是：垂直向力150N、300N、450N；斜向(45°)力100N、200N、300N。垂直加載時(shí),模型底部固定在水平載臺(tái)上,種植體的縱軸與載荷方向重合。斜向加載時(shí),模型底部固定在45°的角度載臺(tái)上,使種植體的縱軸與載荷方向呈45°夾角。 本次實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)三維光彈分析實(shí)驗(yàn),制作三維的光彈性模型,置于光彈儀圓偏振光場中,使用白光為光源入射,采集不同載荷下產(chǎn)生的平面應(yīng)力條紋圖。每一模型先后分別予以不同的垂直及斜向靜態(tài)加載力。每次加載,待模型受載5分鐘后,通過CCD(Charge-coupled Device)圖像傳感器拍攝等色應(yīng)力條紋分布圖,計(jì)算機(jī)處理。最后通過數(shù)字光彈圖像處理法得出應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)。 結(jié)果： 1.等色應(yīng)力條紋圖觀察 從等色條紋圖可得出種植體骨界面應(yīng)力集中的總體分布狀況。在垂直荷載下,5組種植體骨界面應(yīng)力集中部位均發(fā)生在種植體根端,種植體頸部周圍皮質(zhì)骨區(qū)以及皮質(zhì)骨—松質(zhì)骨結(jié)合界面；在斜向力加載下,得出非對(duì)稱型等色應(yīng)力條紋分布圖。應(yīng)力集中區(qū)位于種植體非加載側(cè)的根端部、皮質(zhì)骨區(qū)以及皮質(zhì)骨-松質(zhì)骨結(jié)合界面。 2.應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)分析 皮質(zhì)骨區(qū)、松質(zhì)骨區(qū)的最大條紋級(jí)數(shù)值越大,表明該區(qū)局部承受的集中應(yīng)力越大。 垂直載荷下,除錐度長度10mmTM種植體外,錐度長度3mm TM種植體、錐度長度5mm、錐度長度7mmTM種植體在皮質(zhì)骨區(qū)、松質(zhì)骨區(qū)產(chǎn)生的最大條紋級(jí)數(shù)比圓柱狀種植體低,局部承受的集中應(yīng)力較小。 斜向載荷下,5組種植體皮質(zhì)骨區(qū)產(chǎn)生的條紋級(jí)數(shù)值明顯高于松質(zhì)骨區(qū),皮質(zhì)骨區(qū)為主要應(yīng)力集中區(qū)。TM種植體組皮質(zhì)骨區(qū)的條紋級(jí)數(shù)均低于圓柱狀種植體,且TM種植體錐度長度越小,皮質(zhì)骨區(qū)條紋級(jí)數(shù)越低,局部應(yīng)力集中越小。然而,5組種植體松質(zhì)骨區(qū)產(chǎn)生的條紋級(jí)數(shù)無明顯差異,松質(zhì)骨區(qū)內(nèi)應(yīng)力集中狀況相似。 無論在垂直、斜向加載下,錐度長度3mm TM種植體皮質(zhì)骨區(qū)承受局部應(yīng)力集中均最小。 結(jié)論： 1.本實(shí)驗(yàn)配得2種不同彈性模量的光彈材料分別模擬皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨,2種光彈材料均具有良好的光學(xué)、力學(xué)性能,很好地滿足光彈實(shí)驗(yàn)要求。 2.建立與實(shí)物幾何形態(tài)相似、物理參數(shù)相近的復(fù)合光彈模型,皮質(zhì)骨-松質(zhì)骨雙層頜骨結(jié)構(gòu)增加了頜骨模型的真實(shí)性,準(zhǔn)確反映由外載荷下種植體骨界面產(chǎn)生的真實(shí)應(yīng)力及其分布。 3.成功運(yùn)用準(zhǔn)三維光彈應(yīng)力分析法,定性分析、評(píng)價(jià)不同錐度設(shè)計(jì)TM種植體骨界面的應(yīng)力集中特征,所得結(jié)果與三維有限元法吻合,二者相互印證、相互補(bǔ)充。 4.從等色條紋圖可看出,TM種植體與圓柱種植體骨界面應(yīng)力集中整體趨勢相似,應(yīng)力集中部位均發(fā)生在種植體根端,種植體頸部周圍皮質(zhì)骨區(qū)以及皮質(zhì)骨—松質(zhì)骨結(jié)合界面。 5.應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)分析表明：無論垂直加載或斜向加載下,除錐度長度10mmTM種植體外,其余TM種植體組骨界面比圓柱種植體具有較好的生物力學(xué)表現(xiàn)。表面積較小的TM種植體比表面積較大的圓柱狀種植體更有利于界面應(yīng)力分布,提示TM種植體獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)可降低種植體周圍支持組織內(nèi)應(yīng)力分布水平。 6.合理錐度設(shè)計(jì)的TM種植體,獨(dú)特的倒錐形頸部形成了應(yīng)力緩沖斜面,改變頸部骨皮質(zhì)受力類型,有效均勻傳遞分散應(yīng)力,改善種植體周皮質(zhì)骨的應(yīng)力集中。 7.在垂直、斜向載荷下,錐度長度為3mm的TM種植體應(yīng)力分布最均勻,皮質(zhì)骨區(qū)應(yīng)力集中最小,提示臨床上應(yīng)用該種植體可預(yù)防邊緣骨吸收。
[Abstract]:Research background:
There is a certain degree of marginal bone resorption after the functional load of different systemic implants used in clinical application, which leads to the loosening and abscission of the implant. The cause of the marginal bone absorption is not clear. At present, the main reason is the occlusal overload and the periimplant inflammation.
Murat Cehreli has shown that the edge bone absorption may be due to the unreasonable design of the implant neck, and the shear force can not be caused by the effective transfer of the implant to the surrounding bone tissue. Many scholars have improved the implant shape design, especially the neck design, to optimize the biomechanical compatibility of the implant and bone tissue. Sex, reduce the edge of bone absorption.
TM (Tension More) implants are a kind of implants which strive to obtain greater interfacial tension. The diameter of the crown end of the body is narrower than the root end of 1mm to form a unique inverted conical neck design. This necking neck design conforms to the physiological anatomy of the human alveolar bone and preserves the width of the cortical bone as much as possible; it is beneficial to the early bone binding of the implant. Bone healing gap; change the shear stress of the implant bone interface into tensile stress to ensure the rational stress distribution of the implant bone interface. In the early study, we found that the TM implants treated by rough surface obtained good bone integration in the presence of the gap between the crowns. The implant neck wedge bone defect can be repaired autonomously, and it is more beneficial to bone union and more effective preservation of the neck cortical bone. The stress distribution characteristics of the bone interface of 2 different taper TM implants are compared by three-dimensional finite element analysis. The results show that the TM implant bone interface with the length of 5mm is better under vertical load. Biomechanical performance.
The biomechanical research method is widely used in the study of stress distribution characteristics of implant bone interface, which provides a theoretical basis for optimizing implant design, and is of great significance for maintaining long-term stability and improving the long-term success rate of implants..ADA (American Dental Association) Regulation of new plant research and development related sequential experiments, The mechanical research experiment should include the two aspects of the theoretical mechanics analysis and the experimental stress analysis. The.TM implants are strictly observed by the ADA implant testing program. The three dimensional finite element method used in the early stage of the study of the TM cultivation in the experimental group is a virtual computer theory analysis method, and the experimental stress analysis method is needed to reproduce the virtual prototype. To verify its effectiveness, the photoelastic stress analysis method has the advantages of full field and intuition. It is a mature experimental stress analysis technique in the study of physical education. Some scholars believe that the combination of three-dimensional finite element method and photoelastic stress analysis is the most reasonable method of oral mechanical behavior.
Objective:
In this study, different photoelastic materials were used to simulate the structure of the cortical bone - cancellous bone of the jaw, and a composite photoelastic model containing implants was established. The effect of TM implants on the stress distribution of implant bone interface was studied by using the quasi three-dimensional photoelastic stress analysis method.
Method錛，

本文編號(hào)：1936243