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Gyroid结构钛仿生骨支架修复下颌骨节段性缺损的生物力学性能

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中国组织工程研究 2025年第22期29卷 4621-4628页

作者：姜至秀季俣辰刘丹瑜曹怡琳姜婷婷宋颐函王磊王心彧黑龙江省生物医学材料及应用重点实验室黑龙江省佳木斯市154002 佳木斯大学口腔医学工程实验中心黑龙江省佳木斯市154002 佳木斯大学口腔医学院黑龙江省佳木斯市154002

背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构... 详细信息

背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间。方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm。根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度。结果与结论:(1)有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;(2)力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;(3)结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应。

关键词：节段性骨缺损 Gyroid结构 3D打印选择性激光熔融有限元力学性能

数字化技术构建SD大鼠颞下颌关节骨关节炎动物模型

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中国组织工程研究 2024年第35期28卷 5642-5648页

作者：刘鹏慧吴凡王泽杰吴高义周立波佳木斯大学附属口腔医院佳木斯大学口腔医学工程实验中心黑龙江省口腔生物医学材料与临床应用重点实验室黑龙江省佳木斯市154000

背景:颞下颌关节骨关节炎是一种发病率很高的口腔常见病,而颞下颌关节骨关节炎早期隐匿不易被发现,临床上病理标本获取难度较高,难以开展相关研究。将数字化3D打印技术应用到颞下颌关节骨关节炎动物模型上来增加动物模型的一致性,从而... 详细信息

背景:颞下颌关节骨关节炎是一种发病率很高的口腔常见病,而颞下颌关节骨关节炎早期隐匿不易被发现,临床上病理标本获取难度较高,难以开展相关研究。将数字化3D打印技术应用到颞下颌关节骨关节炎动物模型上来增加动物模型的一致性,从而促进颞下颌关节骨关节炎疾病的研究。目的:利用新型数字技术建立标准化的颞下颌关节骨关节炎大鼠模型。方法:将30只SD雌性大鼠根据单侧前牙反牙合建模方法的不同,随机分为3组,传统模型组、数字化模型组和对照组,每组10只。于建模后4,8周采集髁突软骨标本,体式显微镜观察表观形态,苏木精-伊红染色、番红O/固绿染色观察病理形态,ELISA观察白细胞介素1β、肿瘤坏死因子α的表达变化,免疫组织化学染色观察蛋白多糖、Ⅱ型胶原及基质金属蛋白酶13的表达变化。结果与结论:(1)数字化模型组和传统模型组观察到不同程度的退行性病变。干预后第1周,模型组大鼠体质量均呈下降趋势,随后呈增长趋势,且显著低于对照组。(2)体式显微镜观察结果显示,建模后4,8周,数字化模型组表面的变形及缺损程度明显高于传统模型组。(3)两个时间点,数字化模型组和传统模型组的国际骨关节炎研究学会(Osteoarthritis Research Society International,OARSI)评分均高于对照组,数字化模型组高于传统模型组(P<0.05)。(4)组织病理学观察显示,建模后4,8周,两个模型组的改良Mankin评分和OARSI评分均显著高于同龄对照组(P<0.05)。(5)免疫组织化学染色结果显示,建模后4,8周,与同龄对照组相比,蛋白多糖及Ⅱ型胶原在传统模型组与数字化模型组两个时间点表达降低,基质金属蛋白酶13表达增强(P<0.05)。(6)ELISA结果显示,传统和数字化模型组大鼠8周时炎性因子白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α的表达水平均高于同龄对照组,数字化模型组高于传统模型组(P<0.05)。(7)采用3D打印技术设计制作的个性化金属管,无需反复试戴调整即能快速引导颞下颌关节发生骨关节炎样病变,可重复性好,适合推广应用。

关键词：颞下颌关节骨关节炎数字化技术 3D打印动物模型单侧前牙反牙合咬合髁突软骨退行性病变高精度

3D打印钛合金下颌骨正中联合骨折接骨板的应力分布及静态力学分析

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口腔医学研究 2024年第6期40卷 519-524页

作者：王怀升刘锐宋振宇宋颐函姜婷婷韩泽奎孙国姝王心彧佳木斯大学口腔医学院黑龙江省口腔生物医学材料及临床应用重点实验室佳木斯大学口腔医学工程实验中心佳木斯大学附属口腔医院黑龙江佳木斯154000 佳木斯市口腔病防治院黑龙江佳木斯154002

目的:分析下颌骨正中联合骨折使用钛板固定过程中钛板的应力分布情况,再评估3D打印钛板的厚度、表面缺陷、表面粗糙度和机械性能。方法:分别数字化设计并建模,以有限元分析与静态力学分析所用钛板的外形,先模拟下颌骨正中联合骨折经钛... 详细信息

目的:分析下颌骨正中联合骨折使用钛板固定过程中钛板的应力分布情况,再评估3D打印钛板的厚度、表面缺陷、表面粗糙度和机械性能。方法:分别数字化设计并建模,以有限元分析与静态力学分析所用钛板的外形,先模拟下颌骨正中联合骨折经钛板固定承受单侧咬合力的情况,并进行有限元分析,再对成品钛板与3D打印钛板进行厚度、粗糙度以及静态力学性能检测。结果:下颌接骨板应力集中部位主要在桥接部位;静态力学试验结果显示,3D打钛板的屈服载荷、最大载荷均显著大于成品微型和小型钛板(P<0.001);3D打印钛板经打磨抛光后厚度、粗糙度接近成品钛板。结论:3D打印钛板经打磨抛光后其厚度、精准度、粗糙度、机械性能均较佳。

关键词：有限元 3D打印三点弯曲

3D打印个性化正畸装置对单根牙垂直移动的三维有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第16期29卷 3360-3368页

作者：曹怡琳王心彧庄妍王亚茹姜至秀刘丹瑜门九旭丁元圣黑龙江省生物医学材料及应用重点实验室黑龙江省佳木斯市154002 佳木斯大学口腔医学院黑龙江省佳木斯市154002

背景:基于牙齿垂直移动原理,通过数字化设计结合3D打印制作个性化正畸装置,可使个性化正畸装置与单个切牙形成支抗系统。借助微种植体绝对支抗作用可对单根牙在三维方向上进行精准控制。目的:基于生物力学原理设计了牙位11、12、21、22... 详细信息

背景:基于牙齿垂直移动原理,通过数字化设计结合3D打印制作个性化正畸装置,可使个性化正畸装置与单个切牙形成支抗系统。借助微种植体绝对支抗作用可对单根牙在三维方向上进行精准控制。目的:基于生物力学原理设计了牙位11、12、21、22压低移动与伸长移动的个性化正畸装置,通过三维有限元法分析个性化正畸装置的安全性与其对牙齿的移动作用。方法:应用Mimics、Geomagic Wrap、SolidWorks和Ansys Workbench软件分别建立了上颌前牙区(牙位11、12、21、22)牙槽骨-牙周膜-上颌切牙-个性化悬臂微种植体-连接板-个性化托槽的三维有限元模型,每个牙位分别设置个性化压低移动与伸长移动正畸装置,加载300 g拉力或推力,分析个性化正畸装置各部件应力水平,计算牙齿位移与牙周膜应力分布情况。结果与结论:①个性化压低移动正畸装置受到的最大等效应力为162.90 MPa,个性化伸长移动正畸装置受到的最大等效应力239.57 MPa,二者的最大等效应力均位于个性化托槽加力附件的垂直部分,个性化正畸装置各部件所受等效应力均在屈服强度内,均具有良好的安全性;②在个性化正畸装置作用下,牙齿初始位移呈现整体压低或伸长移动的趋势,垂直方向上的位移远远超过在水平方向和矢状方向上的位移;牙周膜根尖或颈部位置出现等效应力峰值,在根尖区牙周膜出现等效应力集中区域;③结果显示,个性化正畸装置可以使牙位11、12、21、22近似达到压低移动或伸长移动的目的,初步证实了个性化垂直移动正畸装置的有效性。

关键词： 3D打印个性化正畸装置单根牙压低移动伸长移动三维有限元分析支抗生物力学

亲水性Gyroid结构种植体的制备及力学性能分析

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中国组织工程研究 2025年第16期29卷 3343-3350页

作者：闫星华王心彧刘苗韩泽奎宋颐函张岩孙子惠佳木斯大学口腔医学院佳木斯大学附属口腔医院黑龙江省口腔生物医学材料及临床应用重点实验室佳木斯大学口腔医学工程实验中心黑龙江省佳木斯市154002

背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心... 详细信息

背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心结构种植体、下颌骨骨块和牙冠的3D模型,对不同结构种植体的力学性能进行有限元分析。将Gyroid结构种植体模型导入3D打印机,使Gyroid结构种植体实体化,然后对种植体表面依次进行喷砂酸蚀和紫外光功能化处理,制备具有优良力学性能和表面活性的亲水性Gyroid结构种植体。通过扫描电镜和接触角测试分析3D打印Ti6Al4V试件表面改性处理前后的形貌与亲水性。结果与结论:①有限元分析结果显示,在垂直向平均咬合力作用下,Gyroid结构可以将作用于种植体上的载荷均匀分散到整个结构中,实心结构种植体上的载荷只能分散在其外表面并集中于颈部;Gyroid结构种植体受到的最大等效应力为200.67 MPa,不超过Ti6Al4V材料屈服强度的50%;Gyroid结构种植体对周围骨组织的最大等效应力为24.27 MPa,略高于实心结构种植体的最大等效应力17.32 MPa,并且在20-60 MPa区间内,Gyroid结构种植体对新骨形成的刺激效果优于实心结构种植体。②3D打印技术可以将Gyroid结构种植体模型实体化,扫描电镜下可见3D打印Ti6Al4V试件表面有许多未熔融的球形金属颗粒,经喷砂酸蚀后表面形成微米级网状孔洞结构,已不见凸出的金属颗粒,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理的试件表面形貌与喷砂酸蚀组基本一致;接触角测试结果显示,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理后的试件表面亲水性优于喷砂酸蚀处理组与无表面处理组。③喷砂酸蚀处理可以去除3D打印试件上弱连接的金属颗粒,提高实体模型与设计模型的相似性,在此基础上进行紫外光功能化处理可以显著提高3D打印Gyroid结构种植体的亲水性且不影响其结构。

关键词：三周期极小曲面 Gyroid结构应力屏蔽表面改性 3D打印紫外光功能化

不同螺纹种植体修复下颌第一磨牙即刻负荷的初始稳定性比较

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中国组织工程研究 2024年第22期28卷 3445-3450页

作者：李昕茹赵文博纪妍滕微微王一茗周立波佳木斯大学附属口腔医院黑龙江省口腔生物医学材料及临床应用重点实验室口腔医学工程实验中心黑龙江省佳木斯市154000

背景:螺纹结构的锥形种植体具有良好控制微动的能力,有利于即刻负荷,但有关双螺纹锥柱状和锥形柱状锥形种植体对即刻负荷后种植体-骨界面应力分布和初始稳定性的影响尚未见文献报道。目的:探讨双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体在下颌磨牙... 详细信息

背景:螺纹结构的锥形种植体具有良好控制微动的能力,有利于即刻负荷,但有关双螺纹锥柱状和锥形柱状锥形种植体对即刻负荷后种植体-骨界面应力分布和初始稳定性的影响尚未见文献报道。目的:探讨双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体在下颌磨牙区即刻负荷时对种植体及周围骨界面生物力学分布的影响。方法:①三维有限元分析:利用锥形束CT扫描1名志愿者下颌骨及第一磨牙,建立下颌骨基准模型,将双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体分别与下颌骨模型组装,建立下颌第一磨牙即刻种植(或延期种植)即刻负荷种植体模型(共4组模型),对每个模型牙冠中央窝处分别加载轴向、舌颊45°向、近远中向、颊舌4个方向的载荷(100 N),利用三维有限元分析种植体位移和种植体-骨界面应力分布情况。②体外实验:在口腔种植机器人的辅助下,将双螺纹锥柱状和锥形柱状种植体分别植入相同的人工骨块上,建立种植体即刻种植(或延期种植)即刻负荷体外模型(共4组模型),用Osstell共振频率分析仪及配套的SmartPeg传感器测量前、后、左、右4个垂直方向的种植体稳定系数值,评估其初始稳定性,验证有限元分析结果。结果与结论:①延期种植即刻负荷时,锥形柱状种植体和双螺纹锥柱状种植体的位移相差较小,但锥形柱状种植体-骨界面最大应力值大于双螺纹锥柱状种植体-骨界面;即刻种植即刻负荷时,种植体周围骨的最大应力值和最大位移量均出现在近远中向施加载荷时,其中锥形柱状种植体应力值达到了298.84 MPa,最大位移量为0.31 mm,均大于双螺纹锥柱状种植体;②体外实验结果显示,双螺纹锥柱状种植体的种植体稳定系数值均大于锥形柱状种植体;③与锥形柱状种植体相比,双螺纹锥柱状种植体在即刻负荷时具有较高的初始稳定性,提示临床上即刻负荷时可优先考虑使用双螺纹锥柱状种植体。

关键词：种植修复种植体即刻负荷螺纹设计三维有限元分析初始稳定性

GLP-1受体激动剂调控线粒体自噬促进牙周骨组织早期矿化

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实用口腔医学杂志 2024年

作者：王亚茹曹怡琳邹文婷胡静佳木斯大学口腔医学院

目的:探讨GLP-1受体激动剂对人牙周膜干细胞(hPDLSCs)线粒体自噬的影响,以及其在牙周骨组织早期矿化的作用。方法:分离h PDLSCs后培养鉴定,测定GLP-1受体激动剂(10μM)干预后h PDLSCs的细胞增殖增殖水平变化,测定h PDLSCs细胞内活性氧水... 详细信息

目的:探讨GLP-1受体激动剂对人牙周膜干细胞(hPDLSCs)线粒体自噬的影响,以及其在牙周骨组织早期矿化的作用。方法:分离h PDLSCs后培养鉴定,测定GLP-1受体激动剂(10μM)干预后h PDLSCs的细胞增殖增殖水平变化,测定h PDLSCs细胞内活性氧水平,测定细胞凋亡;检测GLP-1受体激动剂对h PDLSCs线粒体自噬相关蛋白表达的影响;对h PDLSCs进行成骨诱导, RT-PCR检测GLP-1受体激动剂干预后细胞成骨相关因子转录水平变化, ALP活性,以及ALP、茜素红染色,检测细胞迁移能力变化;使用LPS构建h PDLSCs炎症模型,检测线粒体自噬相关蛋白表达变化,以及细胞成骨相关指标的变化。结果:GLP-1受体激动剂干预后, h PDLSCs细胞增殖水平、细胞凋亡水平未见明显改变,细胞内活性氧水平明显下降;GLP-1受体激动剂能够提高Beclin1、PINK1的表达,降低p62表达;成骨诱导后,干预组h PDLSCs的RUNX2、 Col-1、 OSX、OCN在转录水平表达上升, ALP活性增高,ALP染色、茜素红染色阳性比例均高于对照组,细胞迁移能力较对照组明显提升;在LPS处理细胞后, GLP-1受体激动剂干预组Beclin1、 PINK1、 PARKIN表达上升, p62表达下降, RUNX2、 Col-1、 OSX、 OCN表达上升,茜素红阳性比例增加。结论:GLP-1受体激动剂能够有效提高成骨分化进程中,hPDLSCs的线粒体自噬水平,同时促进h PDLSCs成骨分化,并提高其细胞迁移能力,促进牙周骨组织早期矿化。

关键词： GLP-1受体激动剂 PDLSC 线粒体自噬成骨分化

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同方期刊数据库

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恒牙窝沟封闭预防青少年龋病的临床价值研究

中文科技期刊数据库（文摘版）医药卫生 2024年第2期 0083-0086页

作者：杨周婕荔浦市杨周婕口腔诊所广西桂林546600

研究恒牙窝沟封闭在预防青少年龋病方面发挥着重要作用。方法研究选择了2013年1月到2021年10月在医生诊所接受口腔科体检的200名儿童和青少年作为研究对象,并进行了随机限定的实验。研究将这些病例分为未接受恒牙窝沟封闭术治疗的对照... 详细信息

研究恒牙窝沟封闭在预防青少年龋病方面发挥着重要作用。方法研究选择了2013年1月到2021年10月在医生诊所接受口腔科体检的200名儿童和青少年作为研究对象,并进行了随机限定的实验。研究将这些病例分为未接受恒牙窝沟封闭术治疗的对照组和接受恒牙窝沟封闭术治疗的观察组,并对两组的相关评价指标进行了对比分析。结果结果显示,接受恒牙窝沟封闭术治疗的观察组青少年龋失补牙数和补牙面数明显少于未接受治疗的对照组(P口腔健康和咀嚼功能有积极的促进作用。这为口腔科治疗提供了重要的参考依据,为预防青少年龋病提供了一种有效的治疗策略。

关键词：恒牙窝沟青少年龋病预防

口腔手术机器人辅助显微根尖手术操作准确性和手术时间的体外模型研究

维普期刊数据库评论

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中华口腔医学杂志 2024年第8期59卷 816-822页

作者：苏航赵文博李昕茹宿玉成周立波佳木斯大学附属口腔医院数字化种植科、佳木斯大学口腔医学院、佳木斯大学口腔医学工程实验中心、黑龙江省口腔生物医学材料及临床应用重点实验室佳木斯154002 中国医学科学院、北京协和医学院、北京协和医院口腔种植中心北京100032

目的探讨仿真头颅模型上口腔手术机器人辅助显微根尖手术的操作准确性和手术时间,为临床提供参考。方法将3对牙颌模型安装于仿真头颅模型上,每对牙颌模型选择前后牙各10颗,由1位具有3年以上显微根尖手术经验的主治医师分别于自由手、静... 详细信息

目的探讨仿真头颅模型上口腔手术机器人辅助显微根尖手术的操作准确性和手术时间,为临床提供参考。方法将3对牙颌模型安装于仿真头颅模型上,每对牙颌模型选择前后牙各10颗,由1位具有3年以上显微根尖手术经验的主治医师分别于自由手、静态导板和口腔手术机器人辅助下完成3组显微根尖手术的定点去骨开窗和根尖切除操作(每种技术使用1对牙颌模型,各20颗牙,共60颗牙),并记录手术时间。术前拍摄锥形束CT,于软件中规划手术路径;术后于模型的手术路径中插入塞规(用以测量孔尺寸的精密量具),并进行口内扫描,评估3组手术操作准确性(起点、终点和角度偏差),并比较手术时间。结果手术机器人组起点偏差、终点偏差和角度偏差[分别为(0.37±0.11)、(0.37±0.10)mm,0.71°±0.17°]均显著小于静态导板组[分别为(0.59±0.14)、(0.65±0.18)mm,2.64°±0.75°](P0.05)。结论口腔手术机器人辅助显微根尖手术可提高临床医师操作的准确性,缩短手术时间。

关键词：机器人根尖切除术外科手术,计算机辅助显微根尖手术精度