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3D打印技术应用于脊柱个性化椎体定制的实验研究
目的 阐述应用3D打印技术制作猪脊柱个性化椎体的过程,探讨3D打印技术在脊柱外科应用的可行性,并为进一步进行人工椎体的生物相容性与生物力学性能测试提供实体.方法 通过对20头紫金蓝塘草猪的腰椎进行连续断层CT影像采集,获得猪腰椎DICOM影像数据,将所获得的影响数据导入MIMICS软件中,并应用该软件对断面影像进行修补和擦除,得到满意的3D图像,并以STL格式保存,应用SolidWorks软件优化设计具有不同孔隙大小、孔隙率等特征的复杂多孔结构,再通过选择性激光熔化(SLM)技术打印出终的人工椎体.然后,手术取出猪的整个7节腰椎,并将对应节段置换成人工椎体.观察人工椎体与猪脊柱椎体形态差异及椎体置换后整个腰椎形态变化.结果 通过3D打印的人工椎体与手术取出的猪的相应节段椎体形态结构完全相符,置换后脊柱形态与术前未发生明显变化.结论 应用3D打印技术能够实现复杂结构的椎体个性化制作,为被破坏的椎体实现个性化人工椎体置换提供新的思路.
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选择性激光熔化种植体对早期骨矿化沉积率的影响
目的:研究由选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备的钛种植体的粗糙表面对种植体周围早期骨矿化沉积率的影响.方法:在两只成年雄性比格犬下颌骨愈合拔牙窝分别植入SLM种植体和大颗粒喷砂酸蚀(sandblasted,large-grit, acid-etched, SLA)种植体共16颗,分为埋入愈合和穿龈愈合即刻负重,在植入后2、4、 8周分别注射3种四环素类荧光标记物,用以标记和观察新骨.植入12周时处死两只比格犬,制作硬组织切片共 16张,经甲苯胺蓝染色后在光学显微镜和激光扫描共聚焦荧光显微镜下观察标本,对比各组种植体周围的新骨形成情况并计算平均骨矿化沉积率.结果:SLM种植体在植入术后12周与骨组织之间形成了良好的骨结合,新生骨在其粗糙表面爬行生长并渗透于孔隙之间,SLM种植体的平均骨矿化沉积率明显高于SLA种植体(P <0. 01).结论:SLM法制备的钛种植体可以促进种植体周围早期骨整合,提高早期骨矿化速率.
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3D打印多孔钛支架微观孔隙结构和力学性能
目的 研究3D打印技术制造的钻石分子结构多孔钛支架的微观孔隙结构和力学性能,指导3D打印多孔钛骨科植入物的开发.方法 采用选择性激光熔化(selective laser melting,SLM)和电子束熔化(electron beam melting,EBM)两种金属3D打印制造工艺,制造钻石分子结构多孔Ti6Al4V支架.使用光学显微镜和扫描电镜观察其微观孔隙结构,并使用万能材料试验机对这些支架进行压缩测试.结果 两种3D打印制造工艺都会存在加工误差,并且在表面存在半熔融金属颗粒.SLM工艺相对误差为20.9％ ～ 35.8％.EBM工艺相对误差为-9.1％ ～46.8％,且制造不出杆件宽度为0.2 mm的支架.SLM工艺制造的支架抗压强度为99.7 ～ 192.6 MPa,弹性模量为2.43 ～4.23 GPa.EBM工艺制造的支架抗压强度为39.5 ～ 96.9 MPa,弹性模量为1.44～2.83 GPa.结论 SLM工艺比EBM工艺制造精度高.支架的孔隙率是影响其抗压强度和弹性模量的主要因素,相同工艺的情况下,孔隙率越大,抗压强度越小,弹性模量也越小;相近孔隙率的情况下,SLM工艺比EBM工艺强度高,弹性模量也高.
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具有多孔表面的SLM多根牙种植体的实验研究
目的:设计并制造一种表面具有多孔连通结构的多根牙种植体(MRI),并评价其骨结合能力.方法:以选择性激光熔化(SLM)技术制造的多根牙种植体(MRI)作为实验组,用市售可吸收介质喷砂表面处理(RBM)的种植体作为对照组,分别植入到新西兰大白兔的双侧胫骨近心端和股骨的远心端.12周后通过显微CT扫描、硬组织切片、推出实验和抗扭转实验评价骨结合情况.采用SPSS 19.0软件包对数据进行分析.结果:通过显微CT测量发现,MRI组的骨体积密度始终高于RBM组,并且MRI组的骨体积密度后达到48.41％的峰值.组织学分析显示,MRI组的周围骨结合优于RBM组.硬组织切片显示,4周时新生骨组织开始长入种植体表面孔隙结构中,8周时新生骨组织长入双根分叉区域内.生物力学测试显示,MRI组的推出力从294.7 N增加到446.5 N,平均大扭力从81.2 N提高到289.6 N:而RBM组的平均大扭力仅从34.8 N提高到87.8 N.结论:SLM技术制造的具有多孔连通表面结构的MRI.组织学和生物力学性能评估表明其具有良好的骨结合性能,可改善种植体的成骨性能.
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选择性激光熔化钴铬合金基底冠与铸造钴铬合金基底冠边缘适合性比较
目的：评价选择性激光熔化钴铬合金烤瓷冠和传统铸造钴铬合金烤瓷冠的边缘适合性。方法制作下颌第一磨牙全冠牙体制备标准金属代型1个，复制并灌注石膏模型后，制作选择性激光熔化钴铬合金基底冠和铸造钴铬合金基底冠各10个，依次将其就位于金属标准代型上。在体式显微镜下，对基底冠边缘与金属代型肩台之间的适合度进行观察，用 CCD 数字图像捕捉系统进行成像，并用专业测量软件测量边缘缝隙宽度。后计算各组10个样本的平均值，采用 SPSS 20．0软件包对数据进行统计学处理。结果选择性激光熔化钴铬合金基底冠和传统铸造钴铬合金基底冠平均边缘缝隙宽度分别为（48．20±4．61）μm、（77．90±6．26）μm，选择性激光熔化钴铬合金基底冠边缘缝隙宽度显著小于传统铸造钴铬合金基底冠（P ＜0．01）。结论2种瓷熔附金属基底冠的边缘适合度均在临床可接受范围内，而选择性激光熔化钴铬合金基底冠边缘适合度显著高于传统铸造钴铬合金基底冠。
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不同聚合度设计对选择性激光熔化技术 固定义齿适合性的影响
目的 评价不同聚合度设计对选择性激光熔化技术(selective laser melting,SLM)固定义齿钴铬内冠适合性的影响,并与脱蜡法(Lost-wax,LW)铸造钴铬内冠进行比较.方法 通过CAD/CAM设备制作硬质塑料试件,设计3种聚合度:6°、8°和12°,每种20个;再将每种试件分为SLM组和LW组,分别制作钴铬内冠;共6小组,每组10个样本.每组试件通过清洗、粘接、切割,后在扫描电镜下测量肩台内外缘粘结剂的厚度并进行统计分析.结果 聚合度从6°、8°到12°SLM组肩台内外缘粘结剂厚度(外缘分别为(59.20±16.14)μm、(46.62±8.26)μm、(62.66±14.11)μm;內缘分别为(59.74±21.44)μm、(47.69±13.53)μm、(73.38±23.03)μm)小于对应LW组(外缘分别为(63.52±13.97)μm、(61.06±16.12)μm、(65.57±13.85)μm;內缘分别为(67.48±23.06)μm、(62.94±18.19)μm、(77.84±17.52)μm);差别具有统计学意义(P<0.05);不论采用哪种内冠制作方法 肩台内外缘粘结剂厚度均值12°组>6°组>8°组,差别具有统计学意义(P<0.05).结论 聚合度控制在12°以内,两种方法 制作的钴铬内冠边缘适合性均在临床可接受范围内,而选择性激光熔化钴铬内冠的边缘适合性要好于脱蜡法铸造钴铬内冠.
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3D打印技术在牙周组织再生支架制备中的应用
如何获得理想的牙周组织的再生修复依然是当前牙周炎临床治疗的挑战.3D打印技术是基于计算机辅助设计,经逐层叠加制作特定三维形态的材料,现已应用于牙周组织再生治疗,为实现理想的牙周再生带来希望.本文拟就3D打印技术在牙周组织再生领域中的应用进行综述.文献复习结果表明,3D打印技术可预先通过计算机软件设计三维结构,生产出具有特定三维结构的材料;3D打印技术主要包括选择性激光烧结、选择性激光熔化、挤压成形打印和3D生物打印;当前通过3D打印技术制备的支架材料有陶瓷材料、高分子材料和金属;高分子材料因其可调节性大而被广泛研究,而3D打印的个性化钛网已被应用于临床;利用3D打印技术制备的多相材料在动物试验上已可实现牙周组织再生,但应用于牙周炎患者疗效欠佳.3D打印牙周组织再生复合支架有待于进一步的研究.
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下颌骨个性化手术钛板的设计与制造技术研究
目的：探讨应用CT扫描、计算机辅助设计（computer aided design, CAD）和选择性激光熔化技术（selective laser melting，SLM），并结合有限元分析技术，设计与制造与患者下颌骨高度匹配的纯钛个性化手术钛板，实现无模制造。方法运用CT扫描与Solidworks三维建模软件，构建个性化手术钛板模型，然后导入Ansys Workbench 14有限元分析软件，采用非线性接触方式进行仿真分析，后将模型导入成型SLM设备中，采用高速扫描振镜，层层循环扫描，熔化钛粉层，成型为纯钛个性化手术钛板。结果下颌骨和手术钛板的大等效应力分布均匀合理，SLM成型后的纯钛个性化手术钛板精度好、致密度高。结论把CT、CAD、有限元分析与SLM技术相结合，可实现手术钛板的个性化无模制造。
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选择性激光熔化技术在口腔医学领域中的应用
选择性激光熔化技术（SLM）是一种直接快速成型任意复杂表面结构和内部腔隙试件的制造技术，具有高效率、高柔性和高度数字化等特点，代表了当前快速成型技术的新发展方向。随着数字化三维成像技术和SLM的不断发展，其病例的个性化诊断和治疗得以广泛地应用于口腔颌面外科、口腔修复、口腔种植和口腔正畸领域，极大地简化了手术操作步骤，降低了传统制作方法的误差累积，获得了理想的个性化治疗效果，是口腔医学今后发展的方向和热点。
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选择性激光熔化基底冠与铸造基底冠适合性的比较研究
目的：采用选择性激光熔化法与铸造法制作钴铬合金基底冠，利用片切法来研究全冠修复体适合性，为临床应用提供理论基础。方法：选取临床上因正畸拔除健康上颌前磨牙1颗。按常规牙体预备。采用双重印模法取模，复制并灌注树脂模型后，选择性激光熔化法与铸造法制作基底冠各9个。依次粘结就位代型上，自凝塑料包埋，沿颊舌方向片切。在体式显微镜下，对基底冠与代型之间的适合性进行观察，CCD成像，用图像测量软件测量缝隙宽度。计算各组样本平均值，采用SPSS20.0软件包对数据进行统计学处理。结果：SLM钴铬合金基底冠适合性均值（49.50±4.72）μm,明显小于铸造钴铬合金基底冠（81.10±7.36）μm，具有显著性差异(＜0.01)。结论：选择性激光熔化法间隙宽度小于铸造法，两种方法制作的钴铬合金基底冠间隙均在临床可接受的100滋m以内。
