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修复体纯钛大跨度支架

摘要

 

 

目的

探讨采用激光选区熔化(selectivelasermelting,SLM)技术制作纯钛及钴铬合金下颌全牙弓种植固定义齿上部结构支架和上颌可摘局部义齿支架的精度,为SLM纯钛支架的临床应用提供参考。
 

方法

选择下颌无牙颌模型1个,于双侧尖牙和第一磨牙处制作螺丝固位的基台替代体,作为下颌全牙弓种植修复用牙颌模型;同时选用上颌Kennedy第一类牙列缺损牙颌模型1个;扫描牙颌模型获得数字化模型,并用扫描仪配套软件设计下颌全牙弓种植固定义齿上部结构金属支架和上颌可摘局部义齿金属支架(设计模型)。

通过改良的双激光金属打印机分别制作钴铬合金组和纯钛组下颌支架各12个(每组6个进行热处理,其余6个不进行热处理),以及钴铬合金组和纯钛组上颌支架各7个,扫描获得数字化模型,借助逆向工程软件Geomagic重叠数字化模型与设计模型。

以牙颌模型矢状轴为X轴,牙颌模型冠状轴为Y轴,打印粉末堆积方向为Z轴,分析下颌支架数字化模型基台替代体接口中心点在X、Y、Z轴方向上与设计模型的偏差,作为下颌支架的正确度,偏差数据越大,正确度越差。

分析上颌支架整体和7个测量点(腭板中心点和双侧HE支托、I杆、邻面板)与设计模型的均方根,作为上颌支架的适合度,均方根数据越大,适合度越差。

比较每组下颌支架热处理前后正确度差异以及下颌支架正确度和上颌支架适合度的组间差异。
 

 

结果

钴铬合金组下颌支架热处理前X、Y、Z轴方向上的正确度[(96.3±12.1)、(86.3±11.4)、(61.2±13.2)μm]与纯钛组[(82.3±11.2)、(72.2±10.2)、(51.2±11.6)μm]的差异均无统计学意义(P>0.05);热处理能减小两组支架的变形,热处理后纯钛组下颌支架在X、Y、Z轴方向上的正确度[(62.4±11.3)、(55.2±13.2)、(41.3±10.8)μm]均显著优于钴铬合金组[(84.5±10.5)、(72.3±11.2)、(54.2±11.6)μm](P<0.05)。

纯钛组上颌支架的整体适合度[(121.3±17.0)μm]显著好于钴铬合金组[(174.0±18.3)μm](P<0.05)。
 

 

结论

SLM纯钛支架可满足全牙弓种植修复和可摘局部义齿纯钛大跨度支架的制作要求,且相应热处理后下颌纯钛支架的正确度优于钴铬合金支架。
 

由于熔点高,高温下易氧化,常规铸造工艺制作的钛及钛合金铸件表面氧化层较厚,且铸件内部成孔性较高,影响临床使用;数控切削加工(computernumericalcontrol,CNC)需要昂贵的加工设备和特殊的切削刀具,且无法满足自由曲面、复杂形状试件的加工,材料浪费较多,成本较高,大规模推广较困难。

近10年,随着增材制造设备的改进和金属粉末制作工艺的完善,增材制造已成为工业领域中生产金属部件的可行方法,其主要代表工艺为激光选区熔化(selectivelasermelting,SLM)。

2004年,英国学者率先将SLM用于可摘局部义齿(removablepartialdenture,RPD)钴铬合金支架的制作;2014年,日本学者也用SLM制作上颌全口义齿钛合金基托,基托的力学性能和显微结构可满足临床需要,但硬度高于铸造钛合金支架。

部分学者通过改变增材制造的处理工艺提高金属支架的适合度和力学性能,以满足临床需要,也有少量学者比较SLM和失蜡铸造制作的Ti6Al4V合金、纯钛的力学性能以及纯钛全冠的适合度,结果显示SLM纯钛的力学性能和冠的适合度与铸造纯钛的差异无统计学意义。

尽管SLM制作常规固定修复金属支架的工艺已十分成熟,但其制作全牙弓种植固定义齿上部结构金属支架和RPD大跨度金属支架方面还存在不足,主要缘于种植支架薄弱部位易变形,基台接口边缘表面粗糙,RPD支架卡环及HE支托脆性大,延展性不足(延伸率<15%)等缺点。

目前,采用单一金属制作口腔种植体及上部结构的趋势日增,以免不同金属在口内因电位差而产生电化学腐蚀,导致金属离子释放,引发过敏或植体周炎。

本项研究探索采用SLM制作口腔修复体纯钛大跨度支架的临床精度,为SLM纯钛支架的临床应用提供参考。
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