下頜骨三維重建及計算機(jī)輔助低溫沉積制造研究.pdf

1、下頜骨不僅與人體美觀密切相關(guān)，它還與上頜骨共同承擔(dān)著咀嚼的功能，此外它對保持呼吸道暢通也起到重要作用，因此，下頜骨缺損的治療一直備受關(guān)注。目前臨床的修復(fù)方法如自體骨移植、牽張成骨等，雖有各自優(yōu)點(diǎn)，但存在骨吸收、手術(shù)周期長等不足，尤其是不能根據(jù)患者的損傷情況、復(fù)雜程度和尺寸大小進(jìn)行個性化定制修復(fù)。隨著骨組織工程技術(shù)和快速成形技術(shù)發(fā)展，運(yùn)用相應(yīng)支架制備技術(shù)進(jìn)行個性化的骨缺損修復(fù)已成為一種新方法。本論文首先運(yùn)用三維建模軟件Mimics10.0

2、1重建下頜骨模型，并通過Ansys14.5對下頜骨三維模型進(jìn)行有限元分析。然后對骨支架制備條件進(jìn)行了一系列優(yōu)化，并對骨支架的生物相容性進(jìn)行評價。在此基礎(chǔ)上，選用本論文實(shí)驗(yàn)評價最優(yōu)的材料配比，通過低溫沉積制造（Low-temperature Deposition Manufacturing，LDM）工藝制備下頜骨部分骨塊支架，為實(shí)現(xiàn)個性化修復(fù)下頜骨缺損提供新技術(shù)。
　　論文選用聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）為基體，復(fù)合珍珠粉或磷

3、酸三鈣（TCP）作為漿料，使用SolidWorks和Aurora構(gòu)建骨支架數(shù)字模型，通過LDM制備多種材料比例支架：PLGA：珍珠粉或TCP=10：0、5：2、7：3、6：4，溶于1,4-二氧六環(huán)，其中PLGA與1,4-二氧六環(huán)按3g/20mL的比例混合。通過對每種材料LDM制造情況、支架親水性、降解性、孔隙率、SEM表面形態(tài)和壓縮力學(xué)特性的綜合評價，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明純PLGA支架具有最好的孔隙率（83.33％）且最易調(diào)控LDM工藝參數(shù)；復(fù)

4、合材料PLGA：珍珠粉或TCP=5:2組綜合評價最好：具有連續(xù)均勻的大孔結(jié)構(gòu)和微孔結(jié)構(gòu)（孔隙率82.54％或82.06％），且復(fù)合材料的加入使支架的接觸角由87.64°減小到77.98°或81.73°，改善了純PLGA支架的親水性；支架合適的降解速率（14天降解了40.23％或40.77％），且降解產(chǎn)物的pH接近正常生理條件。此外，復(fù)合支架具有良好的壓縮彈性模量（36.097MPa或32.933MPa）。上述結(jié)果表明復(fù)合材料的引入能改善

5、支架的綜合性能，更能滿足骨組織工程支架的要求。
　　論文對支架的生物相容性進(jìn)行了評價。根據(jù)篩選出的優(yōu)化配比，采用純PLGA、PLGA：珍珠粉或TCP=5:2LDM制備純PLGA無孔、純PLGA有孔和PLGA：珍珠粉或TCP=5:2有孔支架，將MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞接種于滅菌支架上培養(yǎng)1h、3h，用流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞粘附率。利用Alamar Blue法檢測培養(yǎng)1、4和7天后細(xì)胞的增殖情況，用JC-1對線粒體膜電位標(biāo)記檢測不同支

6、架上的MC3T3-E1細(xì)胞線粒體功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明支架多孔結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料均促進(jìn)了細(xì)胞的粘附和增殖：PLGA有孔支架的粘附和增殖較無孔組上升了43.76％~7.66％和5.39％~9.01％；復(fù)合材料組較 PLGA多孔支架上升了9.48％~1.21％和18.69％~23.17％。；復(fù)合材料支架表面細(xì)胞線粒體膜電位均顯著高于純PLGA組，表明生長在復(fù)合支架表面的細(xì)胞具有更好的能量代謝，復(fù)合材料的加入對細(xì)胞功能的支持十分有利。
　　論文

7、最后利用前期Mimics10.01軟件重建下頜骨三維模型，對其進(jìn)行面網(wǎng)格劃分，并通過Ansys14.5有限元分析、總結(jié)下頜骨受力情況。通過Mimics10.1圖像分割功能，選取下頜骨部分骨塊為研究對象，利用Mimics10.01和Aurora構(gòu)建優(yōu)化掃描路徑，選用PLGA：珍珠粉=5:2比例作為漿料，利用LDM按照1:1比例制備下頜骨骨塊支架，最終在大小和形狀上1:1還原制備出了下頜骨骨塊，該下頜骨骨塊支架（25.90MPa）比常規(guī)相同