探讨微弧氧化涂层对3D打印个性化钛种植体体内骨愈合的效果。基于CT影像技术获得目标牙牙根三维模型,利用计算机辅助设计(CAD)构建与牙根形态一致的个性化钛种植体,通过电子束熔融技术进行3D打印制造种植体。在个性化钛种植体表面制备微弧氧化涂层(微弧氧化涂层组),并设置对照组(个性化钛种植体表面未制备微弧氧化涂层)。拔除比格犬双侧下颌第四前臼齿,即刻植入个性化种植体,观察术后种植体骨愈合情况。结果显示,与对照组比较,微弧氧化涂层组种植体表面更加粗糙,元素含量更加丰富;种植体周围骨质更丰富,与种植体结合更紧密。因此认为,电子束熔融3D打印技术可制作出与目标牙形态完全一致的钛种植体,微弧氧化涂层可促进 3D 打印个性化钛种植体骨愈合。
关键词 微弧氧化涂层;个性化钛种植体;3D打印;骨愈合;体内实验
中图分类号 R783.6 文献标志码 A 文章编号 0258-4646(2023)10-0950-04
1.1 3D打印个性化根形钛种植体的设计与制作
1.2 微弧氧化涂层制备
1.3 实验动物、分组及手术方法
健康雄性成年比格犬4只,年龄12~18个月,体质量12~15 kg,沈阳康平实验动物研究所提供。微创拔除4只实验犬下颌双侧第四前臼齿,保证骨壁完整无破坏。每只实验犬共有2个近中和2个远中拔牙窝,共16个拔牙窝。将16个拔牙窝随机分为2组,一组拔牙窝内植入微弧氧化涂层组钛种植体,另一组拔牙窝植入对照组钛种植体。手术方法:将个性化种植体冠方牙体部分截去,依据相应的方向植入拔牙窝内,轻敲击或按压就位,使种植体顶端与牙槽嵴顶平齐在无张力下缝合创口,10 d后拆除缝线。见图2。术后抗感染治疗,常规半流食饲养,定期观察实验犬生命体征及植入区组织愈合情况。所有犬的选择、管理、手术方案以及术前准备处理工作都符合国际动物保健和使用委员会的要求。
1.4 影像学观察
术后2个月进行CT检查,观察种植体周围骨吸收及骨愈合情况。
1.5 组织形态学分析
术后2个月安乐死实验犬,在种植体外周0.5 cm 处截断获取带种植体的下颌骨标本,于4%多聚甲醛中固定24 h。采用梯度乙醇进行标本脱水,将脱水后的组织用环氧树脂包埋,然后使用硬组织切片机 (300-CP,德国EXAKT公司)沿颊舌向种植体长轴切片(厚度50μm)。切片进行甲苯胺蓝试剂染色,然后利用光学显微镜(日本Olympus公司)观察组织形态。利用 Image-Pro Plus 6.0 软件计算骨长入面积率和骨结合率。其中,骨长入面积率(%)=骨与种植体接触的实际面积/种植体能提供骨长入的总面 积×100;骨结合率(%)=骨与种植体实际接触面的总长度/种植体能提供骨接触面的总长度 ×100。
1.6 统计学分析
利用 SPSS 25.0 软件进行统计学分析,计量资料采用x- ±s表示,2组比较采用t检验,P < 0.05为差异有统计学意义。
2.1 2组扫描电镜结果
结果显示,微弧氧化涂层组钛种植体表面较粗糙,形成TiO2膜层,表面有较多孔洞,多呈圆形、椭圆形分布;对照组钛种植体表面呈现波浪状多孔结构,见图3。X射线能谱仪检测结果显示,微弧氧化涂层组表面除了钛合金所含元素外,还具有Ca、P、 Si、O、Na等元素;对照组表面仅含有钛合金元素,见图4。
2.2 2组术后观察及CT检查结果
结果显示,术后2个月2组犬体征良好,种植体牙龈软组织创口愈合良好,周围牙龈未见红肿,未见种植体脱落现象。2组种植体周围均无低密度影像, 未见骨吸收,骨愈合良好,未见骨折、骨裂。见图5。
2.3 2组组织形态学结果
术后2个月制取硬组织切片并利用光学显微镜观察,镜下种植体显示为黑色,骨组织显示为蓝色。结果显示,镜下见骨结合界面清晰,2组种植体周围均有不同程度骨结合,表面均有不同程度新生骨长入。微弧氧化涂层组种植体表面被较多新生骨包绕,结合紧密,且结合面积较广泛;种植体外层孔隙内可见有新生骨组织充填,且与周围孔壁紧密结合。对照组种植体表面新生骨附着较少,部分新生骨组织呈游离状态;新生骨与种植体之间可见空泡区域,骨结合面积较小且结合不紧密。见图6。
微弧氧化涂层组与对照组骨长入面积率分别 为34.9%±2.4%、24.6%±3.6%,骨结合率分别为 40.8%±3.4%、29.6%±3.6%,微弧氧化涂层组骨长入面积率、骨结合率均显著高于对照组(均P < 0.05)。
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