氧化锆基台纯钛种植体疲劳性能的实验研究

摘要

目的：口腔种植修复技术发展半个世纪以来，因纯钛种植体钛金属与人体组织具有良好的生物相容性，良好的力学相容性，良好的耐腐蚀性而广泛的用于口腔临床种植修复。但随着临床观察发现钛基台在牙龈组织薄弱区或者穿龈的部位会显现不同程度的钛金属颜色，是因金属离子逐渐析出致周围组织染色从而影响了美学修复效果。然而氧化锆瓷因稳定的微观结晶结构，具有良好的高韧性、耐腐蚀性、低导热性及生物相容性，符合口腔医学人工种植体材料的使用要求。在此基础上，对氧化锆陶瓷研究发现其生物相容性及机械性能较明显高于其他全瓷类材料，氧化锆基台与全瓷冠结合修复后比钛基台结合全瓷冠修复明显改善美观程度，但氧化锆陶瓷有较高的脆性，存在崩裂、折断的现象。为了使美观和功能更好的兼容，实验设计为氧化锆基台的纯钛种植体和纯钛基台的纯钛种植体。为促进骨结合的质量和速度，临床多采用种植体表面喷砂酸洗粗化处理的方法，为贴近临床本实验选择两组植体均为表面已喷砂酸洗处理的二段式螺纹柱形种植体，利用凯尔测控电子动态试验系统设备对两组分别施加动态载荷，进行疲劳试验。通过比较两组种植体的疲劳极限值来探讨氧化锆基台结合纯钛种植体的整体的疲劳性能，是否达到临床应用要求，从而为临床上广泛使用氧化锆基台美学修复方向提供实验数据及参考。
　　方法：
　　1.试件设计及制作
　　1.1.试件设计：
　　试件为组合式氧化锆纯钛种植体及纯钛基台纯钛种植体，由24枚表面粗化处理的纯钛种植体及相应配套的基台、中央螺丝、不锈钢帽组成，基台与种植体以内六方形式连接，中央螺丝旋紧固定，不锈钢帽粘结固定于基台部分。
　　1.2.试件制作：
　　纯钛种植体24枚：二段式螺纹柱状，直径4mm，螺纹区长度10mm，穿龈区2.5mm。
　　氧化锆基台12枚：上端直径3.5mm，下端最大直径4.5mm，总长度7mm，中央螺丝插入区内孔直径2.1mm，六方内径1.5mm，外六方连接体长度1.6mm。
　　纯钛基台12枚：上端直径3.5mm，下端最大直径4.5mm，总长度7mm，中央螺丝插入区内孔直径2.1mm，六方内径1.5mm，外六方连接体长度1.6mm。
　　纯钛中央螺丝24枚：直径1.4mm，长度9.5 mm，螺纹区长度5.5 mm
　　不锈钢帽24枚：外直径6.5mm，内直径4.6 mm，总高度为9.75 mm
　　1.3.生产厂家：
　　氧化锆基台、不锈钢帽由山东新华医疗器械有限公司制作完成；纯钛种植体、纯钛基台、中央螺丝由河北省新华口腔科技有限公司制作完成。
　　2.实验分组
　　选取的24枚种植体，实验分为A、B两大组，每组12枚纯钛种植体及相应配套基台、中央螺丝、不锈钢帽。两组种植体用丙酮、75％乙醇超声清洗20min后常温干燥待用。各大组按试验标准每三枚分为一小组，分成四小组，即A1、A2、A3、A4；B1、B2、B3、B4。
　　A组（实验组）：氧化锆基台+纯钛种植体+不锈钢帽（12套）
　　A1组：施加300N动态初载荷（3套）
　　A2组：施加275N动态载荷（3套）
　　A3组：施加250N动态载荷（3套）
　　A4组：施加225N动态载荷（3套）
　　B组（对照组）：钛金属基台+纯钛种植体+不锈钢帽（12套）
　　B1组：施加450N动态初载荷（3套）
　　B2组：施加425N动态载荷（3套）
　　B3组：施加400N动态载荷（3套）
　　B4组：施加375N动态载荷（3套）
　　3.种植体表面处理
　　喷砂机喷头与种植体螺纹区呈45o角，0.2Mpa的气压，将粒径80目TiO2（氧化钛）喷涂于种植体螺纹区表面7秒钟。用配制的49％硫酸／18％盐酸混合液在60o恒温水浴酸洗40min。常温干燥待用。
　　4.分析处理后种植体外貌
　　使用扫描电镜观察纯钛种植体喷砂酸洗处理后表面的形貌。
　　5.试件组装
　　基台与种植体以内六方的方式固位连接，顺利就位，基台和纯钛种植体连接适合性良好，用纯钛的中央螺丝将种植体基台紧紧固定在一起，中央螺丝拧紧，预加扭力30N，最后将不锈钢帽粘固于基台，粘结剂为3M速调灵。
　　6.疲劳强度检测
　　参照牙科学骨内牙种植体动态疲劳试验标准（ISO14801：2007)进行，标准规定了穿黏膜型、单桩、骨内牙种植体和植体的预成修复组件的疲劳试验方法，模拟的是骨内牙种植体主体及其预成修复组件在“最坏情况”的条件下的功能载荷。利用凯尔测控电子动态测试系统分别对两组试件进行施加与种植体基台长轴呈30o的侧向剪切力，按试验标准应施加静态载荷，然后根据试件静态破坏时力值的80％确定动态载荷初始值，本研究是结合相关文献，临床实际情况确定动态初载荷然后进行动态载荷试验，频率10Hz，依次降低负荷值，记录4种峰值载荷下的各组实验数据，直至一组的三个试件在5×106循环次数下没有发生任何破坏时的载荷，即种植体的疲劳极限。
　　7.实验结果对比和分析
　　比较氧化锆基台组件和纯钛基台组件疲劳极限值，最大耐受载荷时弯矩M，画出载荷循环图及记录各组件破坏方式。
　　结果：
　　1.纯钛种植体表面处理后扫描电镜低倍镜（×30）下可看到表面比较粗糙，有大量微小的点状凹陷，高倍镜下（×2000、×5000、×8000）可看到大小不一的窝洞，一级窝洞内还可发现许多不规则的二级窝洞。
　　2.A组（实验组）：A1组动态初载荷300N，依次向A2、A3组试件加载275N，250N的载荷，试件均破坏，破坏位置是基台与种植体衔接处，中央螺丝折断；A4最终测试最大耐受载荷为225N；弯矩M=1237.5KN。
　　B组（对照组）：B1组设定动态初载荷450N，依次向 B2、B3加载425N、400N的载荷，试件均破坏，破坏位置是种植体上端第三个螺纹区；B4最终测得最大耐受载荷为375N；弯矩M=2026.5KN。
　　结论：
　　1.氧化锆基台纯钛种植体和纯钛基台纯钛种植体的最大耐疲劳值均符合口腔生理性咬合力的要求，达到口腔咀嚼功能所需。
　　2.氧化锆基台的纯钛种植体的最大耐受载荷（225N）低于纯钛基台的纯钛种植体的最大耐受载荷（375N）。
　　3.氧化锆基台的纯钛种植体疲劳性能虽不及纯钛基台的纯钛种植体，但其最大耐受载荷已超过前牙生理性最大咬合力，也属于后牙正常咬合力的范围内，适用于临床修复应用，综合考虑功能及氧化锆基台在美学修复上效果良好，氧化锆基台-纯钛种植体在种植修复领域是前景广阔的。

目录

声明

前言

材料与方法

1 主要设备、仪器

2 实验试剂

3 实验配置试件

4 试件的加工制作

5 种植体的表面喷砂处理

6 酸溶液的配制

7 种植体表面酸洗处理及外貌分析

8 实验试件分组及组装

9 疲劳强度检测

10 实验数据结果对比和分析

结果

附图

附表

讨论

1 氧化锆基台+表面处理的纯钛种植体设计在临床中的意义

2 疲劳试验的方法

3 氧化锆基台纯钛种植体抗疲劳性能分析

结论

参考文献

综述:氧化锆个性化基台在口腔种植临床应用中的研究现状

致谢

个人简历