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《河北医科大学》 2004年
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钛离子注入对纯钛种植体理化及生物学性能的影响

杜小铭  
【摘要】:纯钛因其良好生物相容性而大量应用于科学研究和临床实践。纯钛种植体表面的理化特性直接影响着生物相容性,采用某些表面处理技术,从微观角度改变种植体材料表面的理化特性,进而改良其生物力学相容性和生物学特性,已越来越受到学者们的重视。 目的:本研究通过动物实验进行钛离子注入纯钛种植体骨内植入组织形态学和组织计量学观察及钛离子注入钛试样纳米硬度及弹性模量测试,来研究钛离子注入对纯钛种植体理化及生物学性能的影响,为提高纯钛种植体骨性结合率及临床种植成功率提供新思路。 方法:1材料处理:纯钛分别机械加工成22.0× 8.0mm的光滑大圆柱和1.5× 7.0mm的光滑小圆柱,然后经过(引出电压为45KV、剂量分别为3× 1017离子数/cm2和5× 1016离子数/cm2)钛离子注入处理。种植体共分为三组:机械加工组(TA00);钛离子注入组I(TA05)和钛离子注入组II (TA30)。2力学测试:进行钛离子注入钛试样纳米硬度及弹性模量测试,主要实验条件:最大载荷:2mN;加载率:4mN/min卸载率:4mN/min。3动物植入实验:27只健康纯种4月龄雄性新西兰白兔,随机分为3组,每组9只。I组:左右侧胫骨分别植入TA00组和TA30组;II组 左右侧胫骨分别植入TA00组和TA05组;III组 左右侧胫骨分别植入 WP=4 TA05组和TA30组。三组动物分别于术后4周、8周、10周随机处死3只,取出带种植体的胫骨,立即置于10%甲醛缓冲溶液固定一周、经过8%甲醛溶液脱钙、梯度酒精脱水后,制成HE染色组织切片,做光镜及骨组织形态计量学观察。 结果:1. 钛离子注入钛试样纳米硬度及弹性模量测试:TA05组和TA30组的韦氏硬度(HV),硬度(H)均大于TA00组(P0.05) 。TA05组、TA30组与TA00组间的弹性模量(E)均无明显差异(P>0.05)。TA05组与TA30组间的韦氏硬度、硬度及弹性模量均无明显差异(P>0.05)。结果说明钛离子注入处理可提高纯钛种植体表面硬度,而弹性模量无明显改变。2.大体观察:所有实验动物术后均无感染、死亡,各观察期种植体均无明显锈蚀斑点。不同时期的离体标本均无种植体松动,叩音清脆。3.HE染色组织学观察:种植术后4周,TA00组:结合骨板比较薄且少,连续性较差但结合骨板周围胶原纤维束较少。骨皮质区主要为编织骨,其中可见少量骨细胞和哈佛氏系统。松质骨区种植腔界面可见少量成骨细胞,排列整齐; TA05组和TA30组:结合骨板连续性较好,其内骨陷窝及骨细胞清晰,少量哈佛氏系统散在分布。结合骨板边缘及松质骨区骨小梁周边成骨细胞较多,排列整齐,破骨细胞少见。 种植术后8周,TA00组:结合骨板较厚,表面光滑,骨松质内骨小梁较密集,骨小梁周边可见整齐排列的成骨细胞且数目较多,成骨细胞聚积处形成大量的类骨质。骨髓腔内骨髓细胞较多,但胶原纤维束少见。 TA05组和TA30组 :结合骨板内哈佛氏系统发育成熟且较多见,骨松质区骨小梁较密集,成骨细胞和破骨细胞均少见,但骨细胞数较多,骨陷窝明显。种植术后10周,各观察组在光 WP=5 镜下表现基本相同,形成的环状结合骨板较厚,连续性较好,皮质区结合骨板与周围骨质已基本融为一体,但此时类骨质尚未完全钙化。环状骨板中多见改建并趋于完成的骨单位。4.骨组织形态计量学观察:种植术后4周,TA00组的皮质骨区骨性结合率、松质骨区骨性结合率、种植区骨细胞密度均明显低于TA30组和TA05组(P0.05);非种植区骨细胞密度各组之间无显著性差异(P>0.05)。TA30组的皮质骨区骨性结合率、松质骨区骨性结合率、种植区骨细胞密度、非种植区骨细胞密度与TA05组之间无显著性差异(P>0.05)。种植术后8周,TA30组与TA05组的皮质骨区骨性结合率、松质骨区骨性结合率、种植区骨细胞密度均高于TA00组,但各组之间均无统计学差异(P>0.05) ;TA30组与TA05组的皮质骨区骨性结合率、松质骨区骨性结合率、种植区骨细胞密度之间无显著性差异(P>0.05)。各组之间的非种植区骨细胞密度均无显著性差异(P>0.05)。种植术后10周,TA00组的皮质骨区骨性结合率、松质骨区骨性结合率、种植区骨细胞密度、非种植区骨细胞密度与TA30组、TA05组之间均无显著性差异(P>0.05)。种植术后4周皮质骨区骨性结合率、松质骨区骨性结合率、种植区骨细胞密度均明显低于种植术后8周、10周(P0.01)。8周组的上述各骨计量学测量值与10周组之间均无显著性差异(P>0.05)。 结论:1. 纯钛种植体经钛离子注入处理后提高了其表面硬度。2. 钛离子注入处理后纯钛种植体的弹性模量没有明显改变,具有良好的生物力学相容性。3. 钛离子注入处理加速了纯钛种植体的骨整合。4. 纳米硬度是测试种植体表面强度的有效手段。 WP=6
【学位授予单位】:河北医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R783.1

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