角度基臺(tái)表面粗化純鈦種植體疲勞強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的：人們?cè)趹?yīng)用直基臺(tái)作為種植體上部結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其臨床應(yīng)用中存在各種問題，如各種原因引起的種植區(qū)頜骨角度過大；避讓如上頜竇底、下頜神經(jīng)管等重要解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，使用直基臺(tái)難以恢復(fù)原有的咬合關(guān)系。隨著種植修復(fù)技術(shù)的快速發(fā)展和生物力學(xué)研究的不斷深入，學(xué)者們?cè)谥被_(tái)的基礎(chǔ)上研發(fā)出一種上部基臺(tái)長軸方向與種植體長軸不在一條直線上的新型基臺(tái)——角度基臺(tái)?，F(xiàn)如今，全球各大種植體生產(chǎn)商均研發(fā)出自己的角度基臺(tái)。經(jīng)過長期的臨床使用和研究，人們總結(jié)出相較于直基臺(tái)，

2、角度基臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：更加寬泛的種植適應(yīng)證；提高了植入體的長度和直徑；縮短了種植治療的周期；避免某些手術(shù)并發(fā)癥以及滿足患者的某些個(gè)性化要求。然而角度基臺(tái)的適用范圍也不是毫無限制的，隨著基臺(tái)預(yù)成角度的增加，種植體的側(cè)向受力及周圍骨界面表面應(yīng)力隨之增加，過大的受力最終會(huì)造成種植手術(shù)的失敗。另外，目前公認(rèn)種植體表面粗化處理可以增加種植體骨界面接觸面積，改善骨整合從而提高種植成功率，但是對(duì)角度基臺(tái)種植體應(yīng)用表面粗化處理后是否影響整體機(jī)械強(qiáng)度的研

3、究較少。本研究選取二段式螺紋柱狀純鈦種植體為研究對(duì)象，上部結(jié)構(gòu)分別使用純鈦角度基臺(tái)和純鈦直基臺(tái)。試件均進(jìn)行噴砂-酸洗表面粗化處理，使用萬能測試機(jī)分別檢測角度基臺(tái)種植體和直基臺(tái)種植體抵抗側(cè)向動(dòng)態(tài)加載的能力。探討角度基臺(tái)對(duì)經(jīng)過表面粗化處理的純鈦種植體機(jī)械強(qiáng)度的影響，為角度基臺(tái)的臨床運(yùn)用提供理論依據(jù)。
　　方法：
　　1.純鈦種植體的設(shè)計(jì)、制作、分組及表面粗化處理
　　種植體的設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)種植體為組合式純鈦角度基臺(tái)種植體與組合

4、式純鈦直基臺(tái)種植體，配有24枚種植體、12枚角度基臺(tái)、12枚直基臺(tái)、24個(gè)中央螺栓。
　　試件的制作：所有種植體均為穿齦型，種植體與上部基臺(tái)為內(nèi)六方連接。種植體總長14.5mm，螺紋區(qū)長度11.0mm，螺紋區(qū)直徑4.0mm，螺距0.8mm。角度基臺(tái)總長度6.9mm，插入種植體部分（即六方部分）長度1.6mm，外露部分長度5.3mm，外露部分傾斜角度15°。直基臺(tái)總長度5mm，插入種植體部分長度1.5mm，外露部分長度3.5mm。中

5、央螺栓總長9.5mm。
　　實(shí)驗(yàn)分組：
　　將24枚種植體分為 A、B兩組，每組12枚種植體。
　　A組（實(shí)驗(yàn)組）為TiO2噴砂-高溫酸洗角度基臺(tái)純鈦種植體組，包括4個(gè)小分組：A450N（峰值載荷450N）3枚種植體；A425N（峰值載荷425N）3枚種植體；A400N（峰值載荷400N）3枚種植體；A375N（峰值載荷375N）3枚種植體。
　　B組（對(duì)照組）為TiO2噴砂-高溫酸洗直基臺(tái)純鈦種植體組，包括4個(gè)

6、小分組：B450N（峰值載荷450N）3枚種植體；B425N（峰值載荷425N）3枚種植體；B400N（峰值載荷400N）3枚種植體；B375N（峰值載荷375N）3枚種植體。
　　使用丙酮、75％乙醇、蒸餾水超聲清洗20min。常溫干燥待用。表面粗化處理：
　　A組：80目 TiO2砂粒噴砂，噴砂氣壓為0.2MPa；HCl/H2SO4混合酸60℃酸洗40min。
　　B組：80目 TiO2砂粒噴砂，噴砂氣壓為0.2M

7、Pa；HCl/H2SO4混合酸60℃酸洗40min。
　　2.兩組種植體處理后的表面形貌掃描電鏡觀察及能譜分析
　　從 A、B兩組試件中任選一枚種植體采用掃描電鏡觀察表面形貌，使用能譜分析儀分析表面元素。
　　3.純鈦種植體疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)
　　使用 PMMA樹脂包埋 A、B組種植體螺紋區(qū)，形成試件夾具。夾具為直徑20mm、高度25mm的圓柱形，頂端位于種植體螺紋區(qū)頂端下方約3.0mm±0.5mm。
　　使用同

8、一萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì) A、B組種植體分別進(jìn)行加載，夾具固定方式參照 ISO14801:2007。試驗(yàn)環(huán)境：空氣，溫度為20℃±5℃。試驗(yàn)采用單向載荷，應(yīng)在標(biāo)稱峰值和10%標(biāo)稱峰值間呈正弦曲線。載荷頻率為15Hz。
　　A、B兩組均以450N為初始載荷，每個(gè)載荷進(jìn)行3次試驗(yàn)。單次試驗(yàn)結(jié)果分為兩種：循環(huán)達(dá)到5百萬次結(jié)束；循環(huán)未達(dá)到5百萬次破壞（破壞指材料屈服，發(fā)生永久變形，種植體組件松動(dòng)或任意組件斷裂）。如單次載荷的3個(gè)試件中有1個(gè)未達(dá)到5

9、百萬次循環(huán)，則減小載荷繼續(xù)試驗(yàn)，直至單次載荷中所有3個(gè)試件載荷循環(huán)次數(shù)均達(dá)到5百萬次。
　　記錄數(shù)據(jù)，繪制載荷循環(huán)圖。比較兩種基臺(tái)的機(jī)械強(qiáng)度。
　　結(jié)果：
　　1.兩組純鈦種植體表面形貌的掃描電鏡觀察種植體經(jīng) TiO2噴砂、HCl/H2SO4混合酸60℃酸洗40min后，肉眼觀察下表面粗糙，無金屬光澤，呈黑灰色。低倍電鏡下種植體表面較粗糙，螺紋的溝部及斜面未見明顯雜質(zhì)，螺紋嵴部可見點(diǎn)狀凹陷或條索狀淺溝。高倍電鏡下種植體

10、表面無明顯凹凸不平，整體平整的表面可見各種不規(guī)則的窩洞、凹陷及裂隙，直徑約10~40μm。大的一級(jí)窩洞、凹陷及裂隙內(nèi)可見各種不規(guī)則的二級(jí)窩洞，直徑約1~5μm，洞底為橢圓形，邊緣圓鈍。
　　2.兩組純鈦種植體表面能譜元素分析種植體表面元素為 Ti元素，Ti元素的含量大于99.50％3兩組純鈦種植體疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
　　A組（角度基臺(tái)純鈦種植體）：載荷組A450N循環(huán)數(shù)分別為1.50E+04、3.00E+04、9.00E+04

11、；載荷組A425N循環(huán)數(shù)分別為3.30E+05、4.00E+06、5.00E+06；載荷組A400N循環(huán)數(shù)分別為5.00E+06、5.00E+06、5.00E+06。最大耐受載荷 LF1=400N。400N的載荷下完成3個(gè)試件的五百萬次循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，因此 A375無需繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。
　　B組（直基臺(tái)純鈦種植體組）：載荷組 B450N循環(huán)數(shù)分別為1.30E+03、2.30E+03、5.00E+03；載荷組B425N循環(huán)數(shù)分別為1.7

12、0E+04、3.20E+04、4.30E+04；載荷組B400N循環(huán)數(shù)分別為2.00E+05、3.50E+06、5.70E+05；載荷組 B375N循環(huán)數(shù)分別為5.00E+06、5.00E+06、5.00E+06。最大耐受載荷LF2=375N。
　　A組種植體破損方式除1個(gè)試件（載荷組 A450）為基臺(tái)接口處斷裂外，其余均為彎曲形變，彎曲部位位于夾具頂端以上第一個(gè)螺紋。
　　B組種植體破損方式均為彎曲形變，彎曲部位位于夾具頂

13、端以上第一個(gè)螺紋。
　　結(jié)論：
　　1.以 ISO14801:2007為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，角度基臺(tái)種植體的疲勞強(qiáng)度優(yōu)于直基臺(tái)種植體，提示角度基臺(tái)并未使種植體的機(jī)械強(qiáng)度發(fā)生明顯改變，可以滿足臨床應(yīng)用要求。
　　2.角度基臺(tái)種植體與直基臺(tái)種植體在經(jīng)表面粗化處理后的疲勞強(qiáng)度均高于人類日常咀嚼所需的牙合力，提示臨床使用其改善骨整合并提高種植成功率時(shí)，依然可以滿足生物材料機(jī)械強(qiáng)度的要求。
　　3.角度基臺(tái)種植體的疲勞實(shí)驗(yàn)加載角