国产个性化金属高分子一体式全颞下颌关节假体的临床初步应用

目的·介绍金属高分子一体式全颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)假体临床应用的标准化流程,并评估假体植入的精确性和临床效果。方法·纳入8 名患有终末期TMJ 疾病需要接受全关节置换的患者。术前获取患者的颅颌面CT 数据,导入 Mimics 18.0 软件中设计个性化假体及数字化导板。分别利用3D 打印、搅拌摩擦焊接(friction spot welding,FSW)和计算机辅助加工(computer-aided manufacture,CAM)制造并加工假体的不同组件。术后对假体植入的精确性和有效性进行详细评估。结果·在数字化导板和虚拟手术计划(virtual surgical planning,VSP)的指导下,所有假体在手术过程中稳定就位并固定。术前术后的拟合结果显示,假体术后位置与术前设计吻合良好,全假体系统的平均偏差为0.417 mm(范围:0.279 ~ 0.561 mm)。所有患者术后均表现出良好的面部对称性,疼痛、功能和张口度等疗效指标均得到明显改善。结论·标准化流程的指导确保了国产个性化全TMJ 假体临床应用的精确性和有效性。

3种不同髁突头部形态全颞下颌关节假体的生物力学研究

目的 对个性化聚醚醚酮(polyetheretherketone, PEEK)全颞下颌关节假体进行三维建模,通过有限元分析3种不同髁突头部形态(原型、80%原型及圆柱形)假体的应力分布特征,评估3种不同髁突头部形态对PEEK全颞下颌关节假体稳定性、关节运动以及关节窝的影响。方法 建立颅颌面及PEEK全颞下颌关节假体有限元分析模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分析在牙尖交错位、切[牙合]颌位、左侧磨牙颌位及右侧磨牙颌位4种不同咬合条件下,关节窝假体、髁突假体、钛钉最大应力,下颌骨应力、应变分布,以及3种模型的最大位移。结果 3种模型PEEK全关节假体及螺钉的最大应力分别为35.22、16.73 MPa,均低于其材料的屈服强度;模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下颌骨最大应力分别为41.47、42.84、56.92 MPa,应变分别为3.896×10^(-3)、2.175×10^(-3)、4.641×10^(-3)。3种模型的最大位移为209.0μm,位于模型Ⅲ的左侧下颌角处。结论 3种不同髁突头部形态的个性化PEEK全颞下颌关节假体均显示出较为均匀的应力应变分布,但髁突头部形态为80%原型假体的力学效果更好。研究结果为PEEK全颞下颌关节的设计提供一定理论依据。

国产3D打印个性化全颞下颌关节的临床初步应用

目的·初步验证国产3D打印个性化全颞下颌关节假体临床应用的安全性、有效性和精确性。方法·收集2例颞下颌关节骨关节病患者,术前拍摄颌面部CT。将CT数据导入Mimic 18.0软件中,个性化设计符合患者关节的解剖结构全颞下颌关节假体,并通过3D打印等技术加工生产。经过力学性能检测符合标准后,进行临床手术。手术选择改良耳颞切口,显露关节后切除病变的关节结节和髁突,放入该假体并固定,检查咬合关系良好后关创、缝合。术后1周、1个月和3个月时进行临床随访和影像学检查;并将术前CT设计的假体位置和术后CT中假体的植入位置进行拟合,分析假体植入位置的偏差。结果·假体静态下的平均最大承载力为3 100 N;疲劳性能检测中未见裂纹或断裂;消毒灭菌后生物监测均合格。2例患者术中假体均就位顺利,与骨面贴合且固位稳定;术后1周、3个月的X线片均未见假体移位、松动和断裂等;术后3个月,患者的疼痛、饮食和张口度都有明显的改善。术前与术后拟合结果显示:关节窝假体植入的平均误差为(0.904±0.292)mm,下颌假体植入的平均误差为(0.528±0.198)mm,总体平均误差为(0.878±0.259)mm。结论·自行研制的3D打印个性化全颞下颌关节假体在临床应用中具有较好的安全性和有效性。

国产个性化3D打印全颞下颌关节生物力学分析

目的研究国产个性化3D打印的全颞下颌关节假体的应力和位移分布,并对假体进行优化设计。方法使用Mimics 18.0对头颅进行三维重建,以Hypermesh和LS-DYNA软件建立计算机辅助工程有限元模型。通过加载最大咀嚼力,分别测定关节假体和下颌骨的应力和位移分布。结果关节窝假体表面的最大接触力为495.7 N,前牙最大咬牙合力为201.12 N。髁突头与升支假体连接部分位移最大,达到0.4152 mm。关节窝表面最大应力为20.66 MPa,略大于材料的屈服强度。下颌骨最大应力集中于髁突颈部后表面,达到122.1 MPa。结论尽管在一些细节上仍有待改进,但国产个性化3D打印的颞下颌关节假体具有良好的生物力学属性,蕴含着广阔的应用潜力。

全颞下颌关节置换稳定性的实验研究

目的通过建立山羊全颞下颌关节置换模型,探讨采用人工全颞下颌关节假体进行关节置换的稳定性及可行性。方法取健康成年山羊6只,雌雄各半,体重35.3～37.0 kg。根据山羊颞下颌关节正侧位X线片测量所得参数,结合同种山羊头骨形状制备人工全颞下颌关节假体;随机取山羊一侧颞下颌关节进行全关节置换,作为实验组(n=6);并根据假体放置部位不同(关节窝及髁突)进行观察。另一侧颞下颌关节植入钛板,作为对照组(n=6)。术后观察实验动物一般情况,并于4、8、12周取材行大体、组织学及扫描电镜观察钉-骨界面结构变化;并行剪切力及ALP活性检测,观察钉-骨界面的结合程度及成骨细胞活性。结果实验动物均存活至实验完成,开口度正常,咀嚼功能恢复良好,能够正常进食。术后4、8、12周,实验组假体与对照组钛板均固位良好,固位钛钉无松动脱落。组织学及扫描电镜观察提示随着时间延长两组钉-骨界面成骨细胞逐渐增多。除术后4周实验组关节窝部位固位钛钉剪切力及ALP活性与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)外;其余各时间点组间比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论采用人工全颞下颌关节假体对山羊行关节置换后能获得较好的稳定性。