计算机辅助设计及激光快速成形的纯钛髁突对重建颞下颌关节可行性探讨

目的 验证逆向工程技术及激光快速成形技术设计和制作个性化纯钛髁突材料的力学性能和应力分布,探讨该法重建颞下颌关节（temporomandibular joint,TMJ）的可行性.方法 通过头颅CT数据构建包含髁突的完整TMJ三维模型,采用逆向工程和计算机辅助设计软件模拟髁突水平截骨术,设计个性化髁突模型并导入选择性激光快速成形设备中.采用直径20～65 μm的纯钛金属粉末,在激光热作用下层层堆积,3D打印出与患者下颌骨完全匹配的中空纯钛髁突.对激光快速成形的纯钛样品进行屈服强度、极限强度、抗弯曲强度、硬度以及表面形貌和粗糙度的测量.通过三维有限元对个性化髁突以及颌骨相应的区域进行应力分析.结果 激光快速成形的纯钛髁突能够精确地重塑出原有TMJ的几何形态和解剖外形;力学性能测试显示：激光快速成形纯钛的屈服强度为（559±14） MPa,极限强度为（659±32） MPa,抗弯曲强度为（1 067±42） MPa,硬度为（212±4） HV.喷砂可去除金属表面未熔化完全的颗粒,降低表面粗糙度.三维有限元结果显示：等效应力集中在下颌骨后缘中份,下颌后缘的钛钉承担了主要的等效应力,峰值为101.58MPa. 结论 通过计算机辅助设计和选择性激光快速成形技术能够制作出高精度个性化纯钛髁突,材料的力学性能满足外科临床植入物的标准.采用计算机辅助3D打印个性化人工髁突并通过三维有限元应力分析,可以对个性化设计和术前方案进行评估,为TMJ的重建提供更为可靠的技术保证.