β-磷酸三鈣支架的制備及加固裝置的生物力學研究.pdf

1、目的： 1.利用CT掃描結合快速原型技術以制作犬下頜骨樹脂模型用于術前模擬。 2.分析不同燒結溫度對β-磷酸三鈣支架物理結構及機械性能的影響。 3.分析不同的致孔劑比例對β-磷酸三鈣支架物理結構及機械性能的影響。 4.探索形態復雜的β-磷酸三鈣支架的制作工藝并對其物理結構及機械性能進行測定。 5.對鈦網加強固定β-磷酸三鈣的可行性進行三維有限元分析。 方法： 1.犬局部低平牙槽嵴動

2、物模型構建，3個月后對犬下頜骨行螺旋CT掃描，結合醫學圖象處理軟件對CT圖象進行三維重建，并利用快速原型技術將計算機三維模型轉化為樹脂模型實體。 2.在950℃、1050℃、1150℃三種燒結溫度下分別制作β-磷酸三鈣支架試樣并進行孔隙率、吸水率、抗壓強度的測定，然后利用X射線衍射分析晶相組成，掃描電鏡觀測其孔隙結構。 3.致孔劑乙基纖維素比例分別為30％、40％、50％的情況下分別制作β-磷酸三鈣支架試樣并測定孔隙率、

3、吸水率、抗壓強度，并利用X射線衍射分析晶相，掃描電鏡觀測孔隙結構。 4.利用制作的樹脂模型結合傳統模型技術及試驗所得燒結工藝制作用于重建低平牙槽嵴的β-磷酸三鈣支架并測定其孔隙率、吸水率、抗壓強度，利用X射線衍射分析晶相，掃描電鏡觀測孔隙結構。 5.對犬下頜骨及常見鈦網進行三維有限元建模，并利用有限元分析軟件對鈦網加強和固定β-磷酸三鈣的可行性進行生物力學分析。 結果： 1.通過動物低平牙槽嵴模型構建結合

4、CT掃描和圖像處理技術并利用快速原型技術加工的樹脂模型可以精確復制犬下頜骨的三維形態，并在樹脂模型上進行術前分析與模擬。 2.950℃、1050℃、1150℃條件下制備的β-磷酸三鈣支架的孔隙率分別為(77.69±0.45)％、(75.58±0.28)％、(69.95±0.78)％，吸水率分別為(54.42±0.37)％、（51.10±0.49)％、(43.50±0.99)％，抗壓強度分別為0.29±0.04MPa、0.69±0

5、.13MPa、1.63±0.34MPa,X射線衍射分析結果表明三種燒結溫度所制備的支架主晶相為β-磷酸三鈣，掃描電鏡觀測結果顯示各溫度下試樣大孔孔徑300～500μm、200～400μm、200～300μm,β-磷酸三鈣顆粒間連接分別為頭部連接、頸部連接、體部連接。 3.致孔劑比例30％、40％、50％條件下所得β-磷酸三鈣支架孔隙率分別為(67.68±0.74)％、(69.95±0.78)％、(74.04±0.76)％，吸水率

6、分別為(40.96±0.81)％、(43.50±0.99)％、(48.71±0.85)％，抗壓強度分別為2.18±0.33MPa、1.63±0.34MPa、1.29±0.22MPa，X射線衍射分析表明三種試樣燒結后主晶相為β-磷酸三鈣，掃描電鏡觀測顯示三種試樣大孔孔徑分別為200～300μm、250～350μm、200～400μm，β-磷酸三鈣晶粒間主要以體部連接為主。 4.所制備的用于重建低平牙槽嵴的β-磷酸三鈣支架與樹脂模型

7、吻合性良好，孔隙率(73.65±0.75)％,吸水率(47.55±0.51)％,抗壓強度4.04±0.34MPa,X射線衍射分析表明支架晶相主要為β-磷酸三鈣，掃描電鏡觀測顯示支架內部大孔孔徑150～400μm。 5.利用ANSYS與Mimics軟件成功建立犬下頜骨及鈦網的三維有限元模型，經生物力學分析，結果表明犬下頜骨在正常受力條件下，局部低平牙槽嵴區是應力集中區。鈦網加強、固定支架材料后，可以有效降低局部低平牙槽嵴區的應力集

8、中，并將鈦網頂部的力量有效傳遞到下頜骨上。 結論： 1．通過低平牙槽嵴動物模型構建結合CT及圖像處理技術并利用快速原型技術制作的下頜骨樹脂模型精確度高，與下頜骨擬合性好，可用于臨床術前分析模擬。 2．通過對不同溫度與不同致孔劑比例所制作的支架進行性能測試與分析，完善制備β-磷酸三鈣支架的燒結工藝，并成功制備出與樹脂模型吻合的β-磷酸三鈣，物理結構與機械性能符合組織工程支架材料要求。 3.通過對犬下頜骨和鈦