固位螺圈可降解的骨牵张式种植体多目标优化分析及其生物力学性能研究

提高颌骨高度不足时的种植修复效果是口腔领域关注的临床难题，目前研究主要集中在骨移植、引导骨组织再生和颌骨牵张成骨等，但对简化种植临床操作、缩短种植治疗时间等方面仍无突破性进展。本课题针对颌骨高度不足情况，拟从生物力学角度着手，建立可自适应变化的牵张式种植体-颌骨-修复体三维有限元模型，借助Ansys DesignXplorer多目标优化设计工具，利用蒙特卡罗抽样技术和二次插值函数构造方法，优化设计可体内降解固位螺圈的牵张式种植体。同时借助离体颌骨标本和颌骨高度不足动物模型，在牵张式种植体植入后进行生物力学检测，以期使其在骨牵张期实现"最佳参数，可靠牵张"；牵张结束后，种植体固位螺圈在体内逐渐降解，简化了牵张式种植体结构，使其载荷方式与常规种植体相似，实现骨牵张器到种植体的顺利转换，提高牵张式种植体的远期生物力学性能，以期实现"远期最佳载力"。

提高颌骨高度不足时的种植修复效果是口腔领域关注的临床难题，本项目针对颌骨高度不足时的口腔种植，设计研发了固位螺圈可体内降解的骨牵张式牙种植体（DI），从生物力学角度着手，通过建立可自适应变化的牵张式牙种植体-颌骨-修复体三维有限元模型，借助Ansys DesignXplorer多目标优化设计工具，利用蒙特卡罗抽样技术和二次插值函数构造方法，优化设计了新型DI，该DI解决了输送罗圈长度短载力差、中心螺丝直径细易折断、固位罗圈失败后难取出、种植体结构复杂易损坏等难题。随后根据优化结果制作加工种植体，将DI与普通种植体植入离体颌骨标本，通过离体牵开实验、拉伸实验和疲劳实验等生物力学检测，比较两种种植体的固位效果，并根据实验结果进一步优化DI设计，研究结果表明该DI生物力学性能稳定，具有足够的抗疲劳、形变能力。最后通过拔牙+牙槽嵴修整的方法建立了颌骨高度不足的犬动物模型，在其颌骨上植入DI，通过影像学、骨组织计量学和生物力学等方法，系统评估了DI-骨界面愈合情况和牵张部分新骨形成情况，结果表明DI表现出良好的生物学性能，其牵张成骨效果良好、输送罗圈骨结合效果佳，牵张结束后，DI固位罗圈在体内逐渐降解，简化了DI结构，使其载荷方式与常规种植体相似。该新型DI的设计，最终实现了两个目标，一是在功能上实现了“早期可靠牵张，远期最佳载力”，二是在外形上实现“复杂牵张器向简单种植体的顺利转换”。以上结果表明，可降解固位螺圈的骨牵张式牙种植体是一种极具前景的设计方式，其能够显著提高颌骨高度不足情况下的牵张和固位效果、简化种植临床操作、缩短种植治疗时间，该课题的完成为其应用于口腔临床提供了可靠的实验依据。.本项目研究内容进展顺利，已发表和接受相关SCI论文5篇；授权国家发明专利1项；参加学术会议4次，其中3次大会发言；培养博士研究生2名。