最新第十五章 口腔植入材料ppt课件

料 人工修复材料：人工合成材料
（一）概 念
口腔植入材料（materials in dental implantology） 是指部分或全部埋植于口腔颌面部软组织、骨组织的生 物材料，用于修复口腔颌面部组织器官缺损并重建其生 理功能，或为口腔颌面部组织器官缺失、缺损修复重建 提供固位体，也可作为口腔颌面部疾患治疗装置
指部分或全部埋植于口腔颌面部软组织骨组织的生物材料用于修复口腔颌面部组织器官缺损并重建其生理功能或为口腔颌面部组织器官缺失缺损修复重建提供固位体也可作为口腔颌面部疾患治疗装置生物安全性生物相容性生物功能与植入组织匹配弹性模量要与相同或相近适宜的力学性能操作简便容易被掌握加工成形性和临床操作性生产工艺简单成本低生产实用不残留消毒物质耐消毒灭菌保持外形不变物理化学性能稳定生长因子应保持活性良好的化学稳定性按化学组成分类按临床应用分类金属及合金钛及钛合金不锈钢钴铬合金陶瓷材料生物惰性陶瓷生物活性陶瓷生物可吸收陶瓷有机高分子材料合成高分复合材料金属无机非金属无机非金属有机高分子有机高分子有机高分子如皮肤黏膜补片和组织补片皮肤和黏膜等软组织修复材料植入式化疗泵皮肤扩张器等口腔颌面部疾患治疗用植入材料颌面骨折内固定板人工骨化疗泵皮肤扩张器缝线不同形态的颌面骨折内固定板不同形态的颌面骨折内固定板植入式化疗泵植入式化疗泵材料与组织界面的结合形式机械嵌合增大表面积提高摩物理结合分子间作用力范德华力及氢键化学键合共价键离子键最强结合力材料与组织界面的结合过程材料与组织界面的结合过程材料植入后与组织接触界面急慢性炎症反材料与组织相容化学组成表面性状手术操作力学性质植入材料的化学组成是影响界面结合最重要的因素相似的化学组成容易实现化学键结植入材料表面能越高体液对材料的润湿性越好材料与组织的结合性越好1为组织细胞向植入材料中生长提供通道和生长场所
应用
主要是粉料，用于ioactive glass ceramics, BGC），常 指含CaO及P2O5体系的微晶玻璃，最常用的是MgO-CaOSiO2-P2O5系列的生物玻璃陶瓷
组成
SiO2 MgO CaO P2O5 其他微量成分
应用
多孔块状生物活性玻璃陶瓷常用来修复颅颌部骨质缺损
和矫正畸形以及外科整容术
颗粒型的材料则一般用于牙槽嵴萎缩的防治，牙窝填塞，
骨缺损修补以及护髓，盖髓等
（四）磷酸三钙（TCP）
Ca3(PO4)2
钙磷比为1.50，其物理、化学性能以及生物相容性都和羟磷 灰石很相近。 磷酸三钙有两种晶型结构，低温型(β-TCP)和高温型（αTCP） β-TCP属于三方晶系，密度为3.07g/cm3,α-TCP属于单斜晶 系，密度为2.86g/cm3。β相转变成α相的相变温度大致为 1120-1180℃
压缩强度 （MPa）
900~950
弹性模量 （GPa）
35~50
磷酸三钙陶瓷
3.14
4200
140~160 470~700 38
生物玻璃陶瓷
2.6~3.8 6170
210~520 350~500 10
（一）羟基磷灰石（HA）
分子式Ca10(PO4)6(OH)2 晶体结构以磷氧四面体为基础构成，为六方晶系
例如 则最终的描述子为：
3.操作定义T
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其中IA为A点处的灰度 4.分别对已选取的点对进行T操作，将得到的结果 进行组合。
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特征点匹配
例如特征点A、B的描述子如下。
A：10101011
B：10101010
我们设定一个阈值，比如80%。当A和B的描述子 的相似度大于80%时，我们判断A,B是相同的特征 点，即这2个点匹配成功。在这个例子中A,B只有 最后一位不同，相似度为87.5%，大于80%。则A 和B是匹配的。
非结晶羟基磷灰石 非结晶
预成体
羟基磷灰石成
性能
物理性能： 羟基磷灰石陶瓷质地坚硬，脆性较大，弯曲
强度低于致密骨组织，弹性模量远大于骨组织 生物化学性能：
良好生物相容性 与成骨细胞共同培养表面有成骨细胞聚集 与骨组织形成紧密化学性结合 骨传导能力强 非生物降解材料
应用
临床上使用的羟基磷灰石陶瓷有致密块状、多孔块状和 颗粒状 多孔块状羟基磷灰石陶瓷常用于颌骨非节段性较大缺损 的充填修复 颗粒状羟基磷灰石陶瓷常用于颌骨小缺损的充填修复， 例如骨囊肿的充填、牙周骨缺损的充填、牙槽嵴增高、 拔牙窝的充填等
我们将A和B进行异或操作就可以轻松计算出A和B 的相似度。而异或操作可以借组硬件完成，具有 很高的效率，加快了匹配的速度。
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和SIFT与SURF特征点检测的 较
在特征点描述的细致程度上是SIFT算法高于SURF算法,SURF算法 法，但是在计算速度上来说是ORB>SURF>SIFT。
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ORB特征点描述
BRIEF算法的核心思想是在关键点P的周围以一定模式选取N个点对，把这N个点 组合起来作为描述子 BRIEF的优点在于速度，缺点也相当明显: 1：不具备旋转不变性。 2：对噪声敏感 3：不具备尺度不变性。 ORB主要解决BRIEF描述子不具备旋转不变性的问题
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人工制备方法
一般为湿热法、干热法和水热法
基本利用水溶液反应，采用湿热法合成。反应方程式如下：
Ca(NO3)2+(NH4)2HPO4 Ca(OH)2+H3PO4 其合成工艺流程图如下：
Ca10(PO4)6(OH)2 Ca10(PO4)6(OH)2
Ca(OH)2
悬浮液
羟基磷灰石粉末 压缩体
形体 应用制品
常用高分子植入材料种类、性能、临床应用
临床用途分类
口腔颌面部疾患治疗用植入材料
不同形态的颌面骨折内固定板
植入式化疗泵
植入材料与组织界面
材料材与料与组组织织界界面面的的结结合合过过程程
（一）材料化学组成与界面
植入材料的化学组成是影响界面结 合最重要的因素 相似的化学组成容易实现化学键结 合
因此，在选择特征提取方法的时候要根据实际应用情况来选择: 时间要求不是很严格的应用，可以选择SIFT。但是当应用场合是在 测，就要选择比较快速的SURF或ORB，另外在特征点匹配时候优秀 也是提高速度的关键。
（二）生物玻璃
是具有与骨组织形成化学性结合能力的生物活性玻璃 组成：
Na0, 24% CaO, 25%
SiO2, 45%
P2O5, 6%
制备
生物玻璃的制备采用溶融方法获得。为了防止杂质 的混入和坩埚的污染，多采用高纯度化学试剂作原 料和白金坩埚作熔融器皿，熔融温度一般在1250～ 1350℃范围
（五）羟基磷灰石与磷酸三钙双相陶瓷
组成与性质
含HA和TCP两种成分，钙磷比介于1.50～1.67之 间，形成不同比例的HA:TCP。 常用HA:TCP为80:20、70:30和60:40。
（五）羟基磷灰石与磷酸三钙双相陶瓷
组成与性质
HA几乎不降解可保持支架材料形态结构相对稳定，并提供 骨组织成分结合的位点 TCP尤其是β-TCP具有良好降解性，为材料与组织界面类骨 磷灰石层形成，以及新骨生成提供钙及磷酸根离子 HA/TCP在关于骨诱导研究中采用最多，也是骨诱导能力最 强的材料。固有骨诱导性的材料骨诱导能力与材料自身的化 学组成和物理结构均有关
（二）材料表面性状与界面
表面能
植入材料表面能越高 体液对材料的润湿性越好 材料与组织的结合性越好
孔隙作用
（1）为组织细胞向植入材料中生长提供通道和生长场所。 （2）增大组织液与植入材料之间的接触表面积，加速反应过程。 （3）孔隙有利于局部体液循环，为长入材料内部的新生组织提供营养。 （4）组织长入孔隙后与材料形成机械性锁结作用，显著提高两者的结 合强度。
与颗粒状或粉末 状材料相比，块 状材料长期植入 机体后容易导致 材料周围纤维组 织瘤样增生
形态
外形圆钝的材料 与锐利的材料相 比，有孔材料与 无孔材料相比， 可降低瘤样增生 发生率
（三）材料力学性质与界面
陶瓷材料本身的力学性质和在应力作用下的力传导性质，必
须与骨的力学性质和力的传导性质相匹配
陶瓷材料与天然牙和骨组织相比，弹性模量高，刚性大，亦
三、临床应用选择
（一）节段性骨缺损
多因肿瘤切除或外伤所致。 需恢复骨的连续性并尽可能重建牙咬合功能，修复 材料的力学性能至关重要，术中便于材料与骨断端固 定。 选择除自体骨外，钛重建板、块状PMMA、致密纳 米HA/聚酰胺复合块状材料可以应用。
（二）腔穴性骨缺损
常见囊肿刮除术后，骨的连续性未破坏，为尽早 实现缺损区骨再生，骨植入材料的骨生成性能及临 床操作性较为重要 多孔块状或颗粒型陶瓷人工骨、泡沫型聚四氟乙 烯，或胶原与磷酸钙复合材料可用
22%～40% 7% 33%～60% 11%～44% 0.5%～6%
性能
生物活性玻璃陶瓷的强度比生物玻璃显著提高，弯曲强 度为180~200MPa，断裂韧性为2~2.5MPa•m½，弹性 模量为100~120GPa。当生物玻璃陶瓷植入骨组织内与 骨组织接触后，其表面被体液润湿，并有不同程度溶解， 与骨组织间存在离子交换，材料表面形成一碱性的硅凝 胶层，有利于与骨形成化学键性结合，促进骨修复
形成种植体周围的应力集中，造成骨吸收和破坏。所以陶瓷材料 的力学性质影响着种植界面的稳定。
本课件主要介绍第三节内容
第三节 骨缺损人工修复材料
一、 概 述
颌面骨修复材料种类
颌 自体骨：主要供区骨为腓骨、肋骨、髂骨，颏部皮质骨
面
骨
缺 损 修
生物衍生骨：来源于同种异体、异种以及海洋动物骨
组织
复
材
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Brief算法
得到特征点后我们需要以某种方式描述这些特征点的属性。这些属性的输出 征点的描述子，采用BRIEF算法来计算一个特征点的描述子。
BRIEF算法步骤： 1.以关键点P为圆心，以d为半径做圆O。 2.在圆O内某一模式选取N个点对。这里为方便说 明，N=4，实际应用中N可以取512. 假设当前选取的4个点对如右图所示分别标记为：
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特征点检测
ORB采用FAST（features from accelerated segment test） 算法来检测特征点。并在它们原来的基础上做了改进 与优化。
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Harris角点检测
角点：最直观的印象就是在 水平、竖直两个方向上变化 均较大的点，即Ix、Iy都较 大 Harris角点检测过程中采用 非极大值抑制算法去除中间 的一些重合的角点
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Orb特征检测流程
Fast特征检测+高 斯金字塔（解决 尺度不变性）
Brief算法+灰度 质心法（解决旋 转不变性）
灰度质心法假设角点的灰度与质心之间存在一个偏移， 这个向量可以用于表示一个方向。对于任意一个特征 点pq来说，我们定义pq的邻域像素的矩为：
其中I(x,y)为点(x,y)处的灰度值。那么我们可以 得到图像的质心为：
The end Thank you!
ORB特征初级学习报告
21.4.3
大纲
基本概念 特征点检测 特征点描述 特征点匹配 和SIFT与SURF特征点检测的比较
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基本概念
ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）是一种快速特征点提取和描
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性能
物理性能：生物玻璃的力学性能不是很高，脆性较 大，弯曲强度为85MPa，断裂韧性为0.54MPa•m½， 弹性模量为79GPa
性能
生物化学性能： 1. 生物反应性 植入后与组织液持续反应，表面先 形成SiO2 凝胶层，并诱发成骨细胞和纤维状蛋白 肌长入其中，从而在材料表面生成一层含钙和磷的 碳酸基羟磷灰石晶体层 2. 与骨组织化学性结合 3. 骨引导性 4. 骨形成性
性能
α-TCP 结晶度和机械强度比较高，生物降解性不如βTCP β-TCP：可以生物降解 α-TCP ：遇水逐渐硬化，与弱磷酸水溶液或有机酸溶 液混合后，在室温下能快速硬固，固化时间可控制在530分钟范围。
应用
β-TCP的应用范围与羟磷灰石相似，其致密体可用 于制作人工牙根，多孔体常用作骨充填和骨置换材 料 α-TCP粉末具有水和硬化并逐步转变成羟磷灰石的 特性，因此可用来制备齿科水门汀和医用骨水泥
不同形态的人工骨
（二）性能要求
特有生物学要求
（三）骨缺损人工修复材料种类
陶瓷骨修复材料
金属骨修复材料
常用的金属材料是商业纯钛（cpTi）及 钛合金，临床上以重建板作下颌骨节段 性修复，用钛网与其他材料或自体松质 骨复合进行面中份骨修复
有机高分子骨修复材料
复合型骨修复材料
本节主要介绍陶瓷类骨缺损人工修复材料
二、常用陶瓷类骨修复材料
陶瓷骨陶显修瓷微复材结材料 构料
受材料 化学组成 物理特性 显微结构 孔隙率 等影响
陶瓷类骨修复材料
陶瓷材料 显微结构
物理性能
表 常用骨缺损修复陶瓷材料 (致密型) 物理性能
材料 羟基磷灰石陶瓷
密度
努氏硬度
（g/cm3） (MPa)
3.16
4600
弯曲强度 （MPa）
100~130
（三）裂隙性骨缺损
多发生在炎症所引起牙周骨缺损及牙种植术中 人工牙根周骨缺损，修复材料的可塑操作性及成 骨性能较重要 可采用骨水泥、颗粒型陶瓷人工骨、rhBMP-2 等，联合引导骨组织再生膜（胶原膜、聚乳酸膜、 聚四氟乙烯膜、钛膜）对骨缺损修复
（四）外形轮廓骨缺损
多因先天发育畸形或外伤所致，为重建并维持良 好外形及微创外科要求，骨植入材料应具备适宜 力学性能，术中塑形及易固定等临床操作性 可采用硅橡胶、多孔块状HA
第十五章 口腔植入材料
本章学习目标以及重点内容介绍
【学习目标】
掌握口腔植入材料的种类、常用植入材料的理化及生物学性 能、临床应用范围。
【重点内容提示】
口腔植入材料种类、性能、应用范畴，影响材料与组织结合 界面的因素
人工牙根应用要求、材料性能，目前增强材料与骨结合的方 法
颌面骨缺损修复材料性能要求及种类，陶瓷人工骨修复材料 性能，结合临床选择修复材料要点