电子束熔融技术制作的个性化根形种植体的制作精度评价

目的:初步评估CBCT结合电子束熔融技术制作的个性化根形种植体的制作误差大小,并分别计算其中CBCT数据提取误差和电子束熔融设备加工误差的大小。方法:分别依据8颗正畸减数离体牙的光学扫描模型和拔牙前CBCT数据提取模型,采用电子束熔融技术制作个性化根形种植体,并建立光学扫描模型,比较个性化根形种植体与离体牙三维偏差的大小。结果:CBCT结合电子束熔融技术制作的个性化根形种植体的整体制作误差为(-0.18±0.04)mm(P<0.01),其中EBM设备的加工误差为(-0.20±0.01)mm(P<0.01),CBCT数据提取误差为(0.04±0.05)mm。结论:CBCT结合电子束熔融技术制作的个性化根形种植体制作误差较小,主要来自于电子束熔融设备加工误差,并可以通过调节制作参数加以减小。

不同表面结构个性化根形种植体的应力分布分析

目的:通过三维有限元法对不同表面结构个性化根形种植体进行应力分析。方法:建立多孔联通表面结构和光滑连续表面结构的两组个性化根形种植体及4类骨组织模型。分别施加垂直向力、侧向力、组合力,分析不同表面结构个性化根形种植体周围骨组织的Von-Mises等效应力、等效应变。结果:在相同载荷及骨质条件下,光滑连续表面结构的个性化根形种植体周围骨组织承受的应力、产生的应变,均高于多孔联通表面结构个性化根形种植体周围骨组织。结论:多孔联通表面结构的个性化根形种植体较光滑连续表面结构的个性化根形种植体周围骨组织承受的应力,产生的应变更符合骨组织的力学适应性。

3D打印多孔钛个性化根形种植体的设计和制造

目的介绍一种基于锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT)获得牙根三维模型,利用计算机辅助设计(CAD)构建与牙根形态一致的表面多孔种植体,通过选择性激光熔融(SLM)技术进行3D打印制造表面多孔的根形种植体(Root-Analogue Implant,RAI)的方法。材料与方法使用CBCT对1位拔牙患者的头颅进行扫描,将生成的DICOM文件导入Mimics医学影像处理软件,分离牙齿和颌骨,将牙齿的三维网格保存为标准化的三角测量语言(STL)文件。将文件导入Geomagic Studio软件进行修饰,再用3-Matic Medical建模软件进行牙根表面的多孔结构设计以及牙冠部的基台设计。采用SLM技术和生物相容性钛合金(Ti6Al4V)粉末进行制造。结果设计得到的个性化根形多孔钛种植体模型,其表面多孔层厚度为0.5 mm,孔径0.5 mm,孔隙率为70%,多孔层内部为缩小的根形实心结构。3D打印制造的成品形态与设计模型一致,其颈部以下外形也与拔除的患牙一致。结论利用3D打印技术制造个性化多孔钛种植体可能成为即刻种植的一种方法,因其与牙槽窝的适合性,相比较于传统的即刻种植能够缩短治疗周期,但是否能够达到良好的骨结合尚需进一步实验验证。

固位结构的位置与基部宽度对个性化根形种植体影响的三维有限元分析

目的 利用三维有限元分析方法研究不同位置和基部宽度的固位结构在即刻负载下对个性化根形种植体(root analogue implants,RAI)生物力学的影响,为RAI的临床设计提供参考。方法 研究在中国医科大学附属口腔医院干诊科进行。应用计算机辅助设计(computer aided design,CAD)软件建立包含下颌第一前磨牙RAI的下颌骨三维有限元模型,在RAI表面局限于近远中区域设置固位结构,所有固位结构的凸起高度均为0.2 mm。根据固位结构的位置不同将模型分为2组,其中A组固位结构分别设置于根颈1/3与根中1/3交界处,以及根中1/3与根尖1/3交界处;B组在根颈1/3、根中1/3及根尖1/3中点处各设置1个固位结构。每组根据基部宽度的不同(0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 mm)建立7个实验模型,记为M1~M7;未设计固位结构的标准RAI作为空白对照模型,记为M0。分别将129 N的垂直载荷及与RAI轴线成30°角的颊舌向载荷作用于RAI基台中心,分析2组不同模型的应力分布、最大von Mises应力、最大位移和共振频率。结果 所有模型的骨皮质应力峰值均出现在RAI颈部周围;除了M1模型的骨松质最大应力在固位结构处以外,其他模型的骨松质最大应力均位于RAI根尖部。在相同载荷条件下,A组M1~M7模型的RAI最大位移均大于M0模型,B组M2~M7模型的RAI最大位移均小于M0模型。在相同载荷及相同基部宽度条件下,A组模型RAI的最大位移均大于B组模型,而A组模型的共振频率均远低于B组模型。与M0模型相比,M1模型骨松质与骨皮质的最大von Mises应力及RAI的最大位移均显著增加,共振频率均显著降低;在M1~M4模型中随着固位结构基部宽度的增加,RAI周围骨组织的最大von Mises应力与RAI的最大位移均显著降低,在M5~M7模型中RAI的最大位移随着固位结构基部宽度的增加而增大,而RAI周围骨组织的最大von Mises应力基本不受基部宽度变化的影响;在RAI的共振频率方面,相同载荷条件下RAI的轴向共振频率大于颊舌向,在M1~M3模型中RAI的共振频率随着固位结构基部宽度的增加而增大,而M4~M7模型随之降低。结论 在RAI表面局限于近远中区域的根颈1/3、根中1/3及根尖1/3中点处各设置1个固位结构更有利于减少RAI的最大位移,增加其共振频率;当固位结构基部宽度为1.4 mm时,相对于其他宽度可能更有利于减小RAI周围骨组织的应力及提高RAI的初期稳定性。

3D打印个性化根形钛合金种植体在下颌磨牙区即刻种植的临床研究

目的:初步评价3D打印个性化根形钛合金种植体在下颌磨牙区即刻种植的临床效果。方法:12例下颌磨牙拔除的患者,拍摄锥形束CT,设计表面多孔个性化根形种植体(Root Analogue Implants,RAI)并使用钛合金粉进行3D打印。术中采用微创拔牙,拔牙后,立即将RAI植入牙槽窝。所有患者术后3月、6月、12月复查,观察是否出现种植体松动、疼痛等并发症;术后3月行全瓷冠修复,术后3月、6月、12月评估其临床和影像学效果。结果:12例患者手术均成功,术后种植体无松动,无疼痛或敏感、无化脓性渗出,种植体周围软组织均表现出良好的边缘密合性,无明显附着丧失,所有患者术后3个月进行全瓷冠修复,在1年的观察期内种植体成功率为100%,功能性负载后种植体颈部骨水平无变化,种植体根部无透射影。结论:3D打印个性化根形钛合金种植体在下颌磨牙区即刻种植中具有良好的临床效果,可以作为磨牙即刻缺失种植修复的选择之一,但是需要对种植体的成功率和生存率进行长期评价。

个性化根形种植体的相关研究及临床应用进展

个性化根形种植体是根据患牙牙根形态进行个性化制作的种植体,其形态与牙槽窝相匹配,在拔牙后无需备洞即可植入,具有即刻、微创、初期稳定性好、美观效果佳、生物力学相容性好等特点。随着锥形束CT、计算机辅助设计与计算机辅助制作、3D打印技术及口腔材料学等的迅速发展,个性化根形种植体也获得了可观的进展。文章回顾了个性化根形种植体的发展历史、3D打印技术及其临床应用等情况,以期为个性化根形种植体的未来研究方向提供参考。

个性化磨牙根形种植体与螺纹柱状种植体的应力分布比较

目的探讨个性化磨牙根形种植体与螺纹柱状种植体所受应力及位移的异同,观察个性化磨牙根形种植体在应力传导和应力分布方面是否较螺纹柱状种植体具有优势。方法应用计算机软件设计右上颌第一磨牙根形种植体及螺纹柱状种植体(直径4.5mm),并进行三维有限元分析,在有限元建模时,使螺纹柱状种植体的直径等于个性化磨牙根形种植体的颊舌向直径(10.98mm),所得螺纹柱状种植体与骨接触面积(468.68 mm^2)大于个性化磨牙根形种植体(442.58mm^2),建立2个螺纹种植体有限元模型,观察两种种植体应力、相对位移的异同和个性化磨牙根形种植体三根结构对种植体所受应力的影响。结果个性化磨牙根形种植体的应力为36.82MPa,最大主应力为37.43MPa,最小主应力为12.50MPa。不同直径螺纹柱状种植体的应力分别为189.25MPa、114.79MPa。最大主应力分别为186.11MPa、99.55MPa,最小主应力分别为43.95MPa、24.53 MPa。个性化磨牙根形种植体的最大剪切力为18.69MPa,螺纹柱状种植体的最大剪切力分别为101.77MPa、61.24MPa。个性化磨牙根形种植体的位移为0.0107mm,螺纹柱状种植体的位移分别为0.0487mm、0.0140 mm。结果显示应力均集中于两种植体的颈部,即使螺纹种植体直径与个性化磨牙根形种植体一致,并且所得与骨接触的面积大于个性化磨牙根形种植体,个性化磨牙根形种植体所受应力仍明显小于螺纹柱状种植体。结论个性化磨牙根形种植体所受应力明显小于螺纹柱状种植体,个性化磨牙根形种植体三根结构有助于减少应力集中。