三维钛网植入体修复下颌骨节段性缺损的力生物学优化
摘要
背景近年来,有学者提出运用一种新型三维网状钛合金支架修复下颌骨节段性缺损。然而,如何设计和优化适合修复下颌骨缺损的三维网状钛合金支架概念还比较模糊。目的优化和设计适用于下颌骨节段性缺损的三维网状钛支架。方法运用4种微观构型(正六面体、立方八面体、正十二面体、仿骨小梁构型)和3种不同的丝径(0.2、0.5、0.8 mm)构建网状支架长方体模型12种,其孔径均为5 mm。根据骨的"力学调控系统"理论和有限元分析,从12个支架中选择最佳胞元结构。然后,使用最佳胞元构型设计修复下颌骨缺损种植体,并在咬合状态下进一步优化以保证足够强度且能促进成骨。结果载荷传递与构型存在很强的相关性,支架的强度与丝径和构型都相关。丝径为0.8 mm的正十二面体具有良好的载荷传递能力,同时又避免机械故障。最终,优化的植入体由正十二面体构建,并且根据生物力学分析结果改变支架的丝径,支架的丝径从牙槽嵴顶到下颌骨下缘从0.2～0.8 mm逐渐递增,固定体与支架连接部位平滑过渡。在不同的咬合力作用下,优化后的植入体都具有足够的强度且能提供一个良好的机械环境促进骨重建。结论本研究根据骨的"力学调控系统"理论定量计算了三维网状钛合金支架内部的骨生长。优化后的三维钛网植入体,可以精确的修复下颌骨的外形,能提供一个良好的机械环境促进成骨,有利于修复体与剩余下颌骨的软硬组织结合,从而形成一种生物学修复,且后期可运用种植牙进行咬合重建。因此,这种修复方式可以完成下颌骨缺损的功能性修复,有望解决下颌骨节节段性缺损修复的难题。
引文