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PEEK應用于口腔醫學

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  • 來源:
  • 發布時間:2024-01-11 16:26
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【概要描述】PEEK本身獨特的優異性能使其在口腔醫學額面外科、種植科、正畸科和修復科等領域均有望替代傳統的金屬及其合金或氧化鋯等材料。

PEEK應用于口腔醫學

【概要描述】PEEK本身獨特的優異性能使其在口腔醫學額面外科、種植科、正畸科和修復科等領域均有望替代傳統的金屬及其合金或氧化鋯等材料。

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PEEK應用于口腔醫學

 

聚醚醚酮(PEEK)是在主鏈結構中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復單元所構成的高聚物,屬特種高分子材料。分子結構中的苯環賦予PEEK剛性,而醚鍵具有足夠的韌性,使PEEK具有很高的抗應力性。PEEK具有優異的化學穩定性和生物相容性。此外,由于其射線可透性,PEEK不會在計算機斷層掃描(CT)和磁共振(MRI)成像時產生偽影,易于觀察種植體周圍的骨再生及愈合情況。更重要的是,PEEK的彈性模量與人骨相當,可減少對其周圍骨骼的應力屏蔽效應。

 
 

 

PEEK材料擁有眾多優異的特性,在醫學領域廣受歡迎。目前臨床上常見的PEEK植入物包括創傷植入物、脊柱植入物、人工關節植入物、顱骨缺陷植入物等。作為牙科材料,PEEK也同樣具有很大的潛力。PEEK材料在口腔臨床中的應用主要發生在口腔頜面外科、種植科、正畸科修復科。

 

PEEK在口腔額面外科的應用

 

口腔頜面外科是一門以外科治療為主,以研究口腔器官(牙、牙槽骨、唇、頰、舌、腭、咽等)、面部軟組織、頜面諸骨(上頜骨、下頜骨、顴骨等)、顳下頜關節、涎腺以及頸部某些相關疾病的防治為主要內容的學科??谇活M面部缺損的重建對每個臨床醫生來說都是一個挑戰,這是一項以外科為主,同時綜合口腔修復、口腔種植等多個專業的系統工程,具有一定的復雜性和挑戰性。在現有的重建方案中通常使用區域性軟組織和含骨皮瓣,以及單獨的軟組織或帶骨的游離皮瓣移植。這些重建方案都需要進行額外的手術來取移植物,可能出現種類和程度不同的術后并發癥。此外,在大多數情況下,這種修復會導致美觀程度不佳。后來提出了一種治療口腔缺陷的新技術,即使用聚醚醚酮(PEEK)種植體。這些種植體利用計算機輔助設計/計算機輔助制造 (CAD/CAM) 系統進行設計,以制造患者專用的假體,恢復頜面部區域的解剖結構,并可能比自體皮瓣/移植材料獲得更好的美學效果。

案例報告一名 32 歲的男性士兵因上頜骨嚴重缺損而到口腔頜面外科診所就診?;颊弑痪褤魳寭糁?,子彈從右側顴骨側進入,從左側出側,導致其上頜骨(牙槽骨、鼻底和竇壁)嚴重破壞(1、2)。他接受了兩次手術,利用髂嵴骨來移植修補。然而,兩次手術均以受體部位感染和移植物吸收而告終。原因可能是缺損面積較大,阻礙了足夠的血液供應和移植物的整合。其后患者接受了多層螺旋CT檢查,以獲得植入物所在區域的準確骨性尺寸。重建上頜骨的3D模型,用于設計患者特定形狀和大小的PEEK植入物框架。最后,設計被發送到3D打印實驗室(Limou實驗室,大馬士革,敘利亞)制造的PEEK重建植入物。在術后6個月的隨訪中,愈合良好( 圖3?). 在這一時期結束時,暴露四個安裝在PEEK中的種植體,并放置愈合基臺。2周后用口內掃描儀取印模,制作臨時修復體。三周后,安裝了最后一個假體,丙烯酸樹脂橋,安裝后對患者進行了6個月的監測(PEEK植入后的總隨訪時間約為13個月),無并發癥記錄( 圖4?). 

 

3D打印PEEK修復頜面部,可以減少手術過程中的修改,進而確保術后的穩定性和美學效果。在自體移植供體部位感染或者自體移植物不足的情況下,具有不可忽視的研究優點。

 

 PEEK在種植科的應用

 

20世紀60年代,骨內牙種植體多以金屬純鈦及鈦合金(如Ti-6Al-7Nb、Ti-6Al-4V等)為主。盡管鈦種植體受到大量實驗與臨床研究證據的支持,但其在臨床使用中仍存在一些問題。其一是鈦潛在的致敏性;其二,與人類骨組織相比,鈦彈性模量過高,易發生骨組織改建或喪失;其三,金屬種植體缺乏透光性,影響美觀。

 

 

1998年,英國公司推出了PEEK種植體。隨著商業化PEEK種植體問世,相關研究逐漸增多,許多公司推出了PEEK材料的牙齒植入物設計。

 

 

 

 

 

基臺:PEEK材料彈性模量低,可以在一定程度上緩沖咀嚼力,彌補鈦和鋯基臺的不足。同時有基礎實驗表明,PEEK基臺與鈦基臺上附著的口腔微生物菌群沒有差異,軟硬組織愈合情況良好,可以嘗試將其用作美學區域的種植體基臺。

 

種植體:相關研究表明,PEEK復合物的彈性模量、彈性極限、抗壓強度均可適用于口腔種植體。此外,PEEK具有較低的彈性模量,添加填料后,彈性模量接近人類骨密質,從而能夠有效減少應力屏蔽作用,可以彌補傳統鈦種植體的不足。但與鈦相比,PEEK材料的種植體在口腔條件下較低的機械應力和低生物活性是臨床應用中的兩大難題。因此人們寄希望于GFR-PEEK、以及CS-PEEK等改性材料來解決這個問題。有學者通過實驗得出直徑4毫米的GFR-PEEK植入物的疲勞極限為310N(類似300N的最小斷裂強度),這一數字是可以滿足ISO14801針對后牙修復所設定的標準的。當PEEK材料與60%的碳纖維相結合時,其應力分布與鈦合金植入物相同。CFR-PEEK因其多功能性、形態多變性、與現代成像技術的兼容性、優異的力學性能和生物相容性而受到醫療植入界的廣泛關注。

 

 

在提高PEEK植入物生物活性方面,現許多學者通過在PEEK材料中添加活性粒子(如碳纖維、羥磷灰石、TiO2)制備復合材料和表面改性(如表面泡沫化、氮等離子浸沒、磺化)的方法進行了相關研究,在一定程度上增強了PEEK的成骨性能。

關于PEEK復合物的研究很多,但尚未證明某一種PEEK復合物可以符合口腔種植體對于材料的所有要求,應用于臨床仍需一定的時間

 

PEEK在口腔正畸科的應用

 

口腔正畸科是治療兒童、青少年及成人牙頜畸形的專業科室。治療范圍包括牙列不齊、反(牙合)、上頜前突、下頜后縮、錯頜畸形的早期治療,以及開展各種牙列不齊及面部發育不對稱的早期咨詢及治療。在口腔正畸科,PEEK憑借其諸多優異性能被應用于多種正畸器械。兒童早期矯治所需的錯頜畸形矯治器(如擴弓器等)、缺牙間隙保持器、正畸弓絲等。

 案例報告:一名對鎳過敏的五歲兒童由于上腭寬度不足,在第一顆恒牙萌出之前,使用PEEK制成的擴弓器矯正雙側反牙合,并使用生物活性水泥進行粘接,成功使上腭擴張5mm。

 

 

PEEK錯頜畸形矯治器(擴弓器)

 

案例報告:將PEEK材料通過3D打印技術構建出小兒缺牙間隙保持器,應用于3個患兒,經過9個月隨訪,發現不僅可以很好地維持缺牙間隙,而且對患者來說能見度低,另患者感到舒適滿意。

 

PEEK牙齒間隙保持器

 

正畸弓絲的選擇在很大程度上決定了牙齒排齊的效率。理想的正畸弓絲需要具備高強度、低剛度、高活動范圍、高耐磨性四個特點。臨床上現有固定矯治器弓絲一般都是金屬弓絲,美觀性差,影響CT和核磁共振拍攝。

研究評估正畸導絲穿過新設計的聚醚醚酮 (PEEK) 樹脂管的美觀性和摩擦力。首先制備0.5×0.6ф和0.8×0.9ф兩種標準PEEK管,并在管中穿入不同的弓絲。顏色值根據亮度和色調確定。使用不同的支架-線組合評估摩擦力,并在施加摩擦之前和之后通過立體顯微鏡測定表面粗糙度。結果 PEEK 管表現出的色差與臨床實踐中常規使用的涂層線幾乎相同,表明具有足夠的美觀性。摩擦測試結果表明,幾乎所有測試的弓絲中,通過將弓絲穿過PEEK管,摩擦力都大大降低。得出結論 新型 PEEK 管的使用證明了其在正畸矯治器中的美觀性和功能性的良好結合。

 

 

 

PEEK在口腔修復中的應用 

 

PEEK材料在修復科可用于制作活動義齒支架和修復體、固定義齒、贗復體等。

 

圖a:PEEK卡環

傳統卡環由合金制成,具有彈性好、固位力佳、可彎制、可鑄造等優點,但由于金屬與天然牙色區別較大,金屬卡環在一定程度上影響美觀。牙色卡環的出現在一定程度上減小了卡環對美觀的影響,其通常由熱塑性樹脂制作而成,PEEK也是其中之一。

 

圖b:PEEK局部可摘義齒

1例由于患者對金屬的味道、重量及金屬卡環顏色不滿,從而使用PEEK作為支架材料制作而成的下頜局部可摘義齒。醫生將熔融的PEEK材料通過真空壓鑄方式制成支架,在此基礎上進一步排牙、制作樹脂基托。

 

圖c:PEEK牙冠修復

PEEK具有與牙釉質和牙本質相匹配的拉伸拉伸性能和彈性模量以及高耐磨性,并且具有良好的拋光性及低菌斑粘附性使其成為牙冠修復材料的候選者。

 

 

 

PEEK本身獨特的優異性能使其在口腔醫學額面外科、種植科、正畸科和修復科等領域均有望替代傳統的金屬及其合金或氧化鋯等材料。PEEK應用前景雖好,但仍需要進一步研究口腔環境對其影響以及其在臨床實踐中的長期應用效果,以確定其長期性能的穩定性和在口腔醫學領域的可行性。

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