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研究目的:口腔种植体作为一种颌骨内植入物,需要具有良好的力学性能与生物相容性。临床目前常用的纯钛种植体多为近似圆柱体的致密结构,一方面在后牙区即刻种植时,传统种植体因不符合拔牙窝的形状而无法取得良好的初期稳定性;另一方面传统种植体的纯钛结构较为致密,弹性模量远高于人体颌骨组织,在牙合力负载时容易出现应力屏蔽效应,长期以往容易造成周围颌骨吸收,导致种植体松动脱落。本研究拟利用3D打印技术,针对多牙根拔牙窝的形态特点,个性化定制可以弥补传统种植体缺陷的即刻种植体,通过有限元分析实验和部分体外生物相容性实验研究该新型种植体的性能特征。研究方法:(1)对患者的牙CBCT影像数据进行分离重建,得到与患者拔牙窝形态相符的三维模型。在此三维模型基础上设计种植体的多孔结构以及基台结构,并为多孔结构设置3种不同的孔隙率,分别为30%、50%、70%。(2)通过有限元分析实验分析在120.66N,垂直向加载。120.66N,颊舌向15°加载的工况条件下,3种不同孔隙率的多孔拟牙根种植体的应力分布以及周围松质骨、密质骨的应力分布情况。(3)利用3D打印技术选择纯钛材料制作该种植体,并进行表面酸蚀喷砂处理。将3种不同孔隙率的多孔拟牙根种植体与人成骨样细胞MG63进行体外共培养,通过细胞毒性实验、DNA含量检测、碱性磷酸酶活性检测、qRT-PCR检测分析比较3种不同孔隙率种植体的体外生物相容性。研究结果:成功构建了多孔拟牙根种植体生物力学有限元模型,分析结果显示,在模拟口腔受力条件下(F = 120.66 N,垂直加载/颊向15°加载/舌向15°加载)3种孔隙率种植体的应力分布总体较为平均。种植体弹性模量值随着孔隙率的增大而减小,70%孔隙率种植体的弹性模量最接近颌骨组织。同时,松质骨的应力值随着种植体孔隙率的增大而减小,70%孔隙率的种植体周围松质骨应力最小。体外生物相容性检测显示种植体不具有细胞毒性。人类成骨样细胞MG63在3种孔隙率种植体上均表现出良好的细胞粘附、增殖和分化效果。其中70%孔隙率种植体上的DNA含量、碱性磷酸酶活性、成骨分化相关基因(OCN、OPN、Runx2、Col-1)的表达水平显著高于另外2种孔隙率的种植体(p<0.05)。研究结论:3种孔隙率的多孔拟牙根的种植体模型均表现出较好的力学性能。且种植体的孔隙率越高,周围松质骨应力越小,70%孔隙率种植体的弹性模量更接近人体颌骨组织。体外生物相容性测试显示,酸蚀喷砂表面处理的3D打印纯钛材料没有细胞毒性。MG63人成骨样细胞种植体能有效地粘附、增殖、分化,其中70%孔隙率的种植体更有利于MG63细胞的富集,具有更加优秀的体外生物相容性。