氧化鋯基臺(tái)純鈦種植體疲勞性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的：口腔種植修復(fù)技術(shù)發(fā)展半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，因純鈦種植體鈦金屬與人體組織具有良好的生物相容性，良好的力學(xué)相容性，良好的耐腐蝕性而廣泛的用于口腔臨床種植修復(fù)。但隨著臨床觀(guān)察發(fā)現(xiàn)鈦基臺(tái)在牙齦組織薄弱區(qū)或者穿齦的部位會(huì)顯現(xiàn)不同程度的鈦金屬顏色，是因金屬離子逐漸析出致周?chē)M織染色從而影響了美學(xué)修復(fù)效果。然而氧化鋯瓷因穩(wěn)定的微觀(guān)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，具有良好的高韌性、耐腐蝕性、低導(dǎo)熱性及生物相容性，符合口腔醫(yī)學(xué)人工種植體材料的使用要求。在此基礎(chǔ)上，對(duì)氧化鋯陶瓷研

2、究發(fā)現(xiàn)其生物相容性及機(jī)械性能較明顯高于其他全瓷類(lèi)材料，氧化鋯基臺(tái)與全瓷冠結(jié)合修復(fù)后比鈦基臺(tái)結(jié)合全瓷冠修復(fù)明顯改善美觀(guān)程度，但氧化鋯陶瓷有較高的脆性，存在崩裂、折斷的現(xiàn)象。為了使美觀(guān)和功能更好的兼容，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為氧化鋯基臺(tái)的純鈦種植體和純鈦基臺(tái)的純鈦種植體。為促進(jìn)骨結(jié)合的質(zhì)量和速度，臨床多采用種植體表面噴砂酸洗粗化處理的方法，為貼近臨床本實(shí)驗(yàn)選擇兩組植體均為表面已噴砂酸洗處理的二段式螺紋柱形種植體，利用凱爾測(cè)控電子動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備對(duì)兩組分別

3、施加動(dòng)態(tài)載荷，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。通過(guò)比較兩組種植體的疲勞極限值來(lái)探討氧化鋯基臺(tái)結(jié)合純鈦種植體的整體的疲勞性能，是否達(dá)到臨床應(yīng)用要求，從而為臨床上廣泛使用氧化鋯基臺(tái)美學(xué)修復(fù)方向提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及參考。
　　方法：
　　1.試件設(shè)計(jì)及制作
　　1.1.試件設(shè)計(jì)：
　　試件為組合式氧化鋯純鈦種植體及純鈦基臺(tái)純鈦種植體，由24枚表面粗化處理的純鈦種植體及相應(yīng)配套的基臺(tái)、中央螺絲、不銹鋼帽組成，基臺(tái)與種植體以?xún)?nèi)六方形式連接，中央螺

4、絲旋緊固定，不銹鋼帽粘結(jié)固定于基臺(tái)部分。
　　1.2.試件制作：
　　純鈦種植體24枚：二段式螺紋柱狀，直徑4mm，螺紋區(qū)長(zhǎng)度10mm，穿齦區(qū)2.5mm。
　　氧化鋯基臺(tái)12枚：上端直徑3.5mm，下端最大直徑4.5mm，總長(zhǎng)度7mm，中央螺絲插入?yún)^(qū)內(nèi)孔直徑2.1mm，六方內(nèi)徑1.5mm，外六方連接體長(zhǎng)度1.6mm。
　　純鈦基臺(tái)12枚：上端直徑3.5mm，下端最大直徑4.5mm，總長(zhǎng)度7mm，中央螺絲插入?yún)^(qū)內(nèi)孔

5、直徑2.1mm，六方內(nèi)徑1.5mm，外六方連接體長(zhǎng)度1.6mm。
　　純鈦中央螺絲24枚：直徑1.4mm，長(zhǎng)度9.5 mm，螺紋區(qū)長(zhǎng)度5.5 mm
　　不銹鋼帽24枚：外直徑6.5mm，內(nèi)直徑4.6 mm，總高度為9.75 mm
　　1.3.生產(chǎn)廠(chǎng)家：
　　氧化鋯基臺(tái)、不銹鋼帽由山東新華醫(yī)療器械有限公司制作完成；純鈦種植體、純鈦基臺(tái)、中央螺絲由河北省新華口腔科技有限公司制作完成。
　　2.實(shí)驗(yàn)分組
　

6、　選取的24枚種植體，實(shí)驗(yàn)分為A、B兩大組，每組12枚純鈦種植體及相應(yīng)配套基臺(tái)、中央螺絲、不銹鋼帽。兩組種植體用丙酮、75％乙醇超聲清洗20min后常溫干燥待用。各大組按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)每三枚分為一小組，分成四小組，即A1、A2、A3、A4；B1、B2、B3、B4。
　　A組（實(shí)驗(yàn)組）：氧化鋯基臺(tái)+純鈦種植體+不銹鋼帽（12套）
　　A1組：施加300N動(dòng)態(tài)初載荷（3套）
　　A2組：施加275N動(dòng)態(tài)載荷（3套）
　　A

7、3組：施加250N動(dòng)態(tài)載荷（3套）
　　A4組：施加225N動(dòng)態(tài)載荷（3套）
　　B組（對(duì)照組）：鈦金屬基臺(tái)+純鈦種植體+不銹鋼帽（12套）
　　B1組：施加450N動(dòng)態(tài)初載荷（3套）
　　B2組：施加425N動(dòng)態(tài)載荷（3套）
　　B3組：施加400N動(dòng)態(tài)載荷（3套）
　　B4組：施加375N動(dòng)態(tài)載荷（3套）
　　3.種植體表面處理
　　噴砂機(jī)噴頭與種植體螺紋區(qū)呈45o角，0.2Mpa的氣

8、壓，將粒徑80目TiO2（氧化鈦）噴涂于種植體螺紋區(qū)表面7秒鐘。用配制的49％硫酸／18％鹽酸混合液在60o恒溫水浴酸洗40min。常溫干燥待用。
　　4.分析處理后種植體外貌
　　使用掃描電鏡觀(guān)察純鈦種植體噴砂酸洗處理后表面的形貌。
　　5.試件組裝
　　基臺(tái)與種植體以?xún)?nèi)六方的方式固位連接，順利就位，基臺(tái)和純鈦種植體連接適合性良好，用純鈦的中央螺絲將種植體基臺(tái)緊緊固定在一起，中央螺絲擰緊，預(yù)加扭力30N，最后將

9、不銹鋼帽粘固于基臺(tái)，粘結(jié)劑為3M速調(diào)靈。
　　6.疲勞強(qiáng)度檢測(cè)
　　參照牙科學(xué)骨內(nèi)牙種植體動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（ISO14801：2007)進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了穿黏膜型、單樁、骨內(nèi)牙種植體和植體的預(yù)成修復(fù)組件的疲勞試驗(yàn)方法，模擬的是骨內(nèi)牙種植體主體及其預(yù)成修復(fù)組件在“最壞情況”的條件下的功能載荷。利用凱爾測(cè)控電子動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)分別對(duì)兩組試件進(jìn)行施加與種植體基臺(tái)長(zhǎng)軸呈30o的側(cè)向剪切力，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)施加靜態(tài)載荷，然后根據(jù)試件靜態(tài)破壞時(shí)力

10、值的80％確定動(dòng)態(tài)載荷初始值，本研究是結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，臨床實(shí)際情況確定動(dòng)態(tài)初載荷然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)，頻率10Hz，依次降低負(fù)荷值，記錄4種峰值載荷下的各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直至一組的三個(gè)試件在5×106循環(huán)次數(shù)下沒(méi)有發(fā)生任何破壞時(shí)的載荷，即種植體的疲勞極限。
　　7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比和分析
　　比較氧化鋯基臺(tái)組件和純鈦基臺(tái)組件疲勞極限值，最大耐受載荷時(shí)彎矩M，畫(huà)出載荷循環(huán)圖及記錄各組件破壞方式。
　　結(jié)果：
　　1.純鈦種植

11、體表面處理后掃描電鏡低倍鏡（×30）下可看到表面比較粗糙，有大量微小的點(diǎn)狀凹陷，高倍鏡下（×2000、×5000、×8000）可看到大小不一的窩洞，一級(jí)窩洞內(nèi)還可發(fā)現(xiàn)許多不規(guī)則的二級(jí)窩洞。
　　2.A組（實(shí)驗(yàn)組）：A1組動(dòng)態(tài)初載荷300N，依次向A2、A3組試件加載275N，250N的載荷，試件均破壞，破壞位置是基臺(tái)與種植體銜接處，中央螺絲折斷；A4最終測(cè)試最大耐受載荷為225N；彎矩M=1237.5KN。
　　B組（對(duì)照組

12、）：B1組設(shè)定動(dòng)態(tài)初載荷450N，依次向 B2、B3加載425N、400N的載荷，試件均破壞，破壞位置是種植體上端第三個(gè)螺紋區(qū)；B4最終測(cè)得最大耐受載荷為375N；彎矩M=2026.5KN。
　　結(jié)論：
　　1.氧化鋯基臺(tái)純鈦種植體和純鈦基臺(tái)純鈦種植體的最大耐疲勞值均符合口腔生理性咬合力的要求，達(dá)到口腔咀嚼功能所需。
　　2.氧化鋯基臺(tái)的純鈦種植體的最大耐受載荷（225N）低于純鈦基臺(tái)的純鈦種植體的最大耐受載荷（375