三种缺损状态的下颌骨假体的设计和生物力学评价及动物试验研究

摘要

下颌骨的大型缺损是临床常见的病例，需即刻或二期重建以恢复功能。常用的重建方法有自体骨移植、异体骨移植和全异质金属植入物整复。但是各类修复方法在人体复杂的生理环境下出现了各种并发症：采用自体骨导致供区感染、手术时间延长、增加患者痛苦；异体骨的排异反应、宿主骨和移植骨之间的爬行替代现象延长了愈合时间；全异质金属替代物的暴露、连接体松动以及感染等问题一直没有比较完美的解决方案；组织工程化可降解支架材料具有较好的生物、机械性能，但是目前仅限于实验室研究，离临床应用还有很远的距离，满足不了人类对生命质量越来越高的要求。因此，研究介于组织工程化骨和全异质金属替代物之间的一种治疗方法成为目前医工界解决各类替代物引起的并发症的有效手段。本文就是针对这样的目标，考虑二期的义齿植入问题，接续前期的研究工作设计和评价了三种常见缺损状态(“H”、“C”、“L”型缺损)的全异质金属修复体，对假体植入人体后的生理应力环境进行了模拟，并根据组织工程思想对植入假体中的松质骨颗粒和骨髓颗粒的受力进行了模拟和评价，得出了下颌骨不同缺损状态下假体植入后引起的人体生理环境的改变，并对其进行了远期评价和动物实验模型的设计和研制。得出了如下结论： 1. 半侧缺损假体在结构上能够恢复下颌骨的生物应力轨迹，而且应该结合松质骨颗粒、骨髓或者组织工程化骨填充假体，以提高组织相容性；同时半侧缺损假体用拉力螺钉连接能够实现很好的应力传递作用； 2. 从体部缺损假体设计中也同时考察了应用拉力螺钉时不同截骨平面角度对骨-假体系统应力的影响，得出了切除角度越大，则系统的受力越均匀的结论。同时体部缺损假体的孔中植入松质骨后也可以达到骨细胞生长所需的应力水平； 3. 颏部假体上的应力基本关于正中对称，而且处于拉压应力并存状态。 4. 为提高假体与骨之间连接的稳定性，建议采用在假体上设计凸台。 5. 利用反求工程软件进行了实验用动物假体的设计和加工，实现了从CT图片-提取点云-构建曲线-光顺曲面-假体、模板设计-加工的全过程，为今后动物实验提供了可行的道路。 本文对三种缺损假体植入人体后的骨-假体系统进行了应力分析，得出了不同缺损部位假体植入人体后引起的人体生物力学的变化和应力水平的变化，为下颌骨缺损重建提供了全面的力学参考。