激光消融骨组织用于种植体骨切开制备的建模与离体验证研究

机械钻孔作为种植体骨切开位点制备的通用标准存在不足，如产热影响骨细胞存活、机械骨折阻碍骨结合。研究人员开展激光消融模型研究，发现 10W 功率等条件可形成光滑表面， removal rate 达 0.63 mm3/s，模型有效，为制备提供新途径。

　　

目前，机械钻孔是种植体骨切开位点制备的通用标准。但若冷却不当，钻孔过程中骨内会产生高摩擦热，可能对骨细胞存活不利，钻头表面附近的骨机械性骨折也会阻碍骨结合（Osseointegration）过程。为此，研究提出使用快速激光消融模型进行牙种植体骨切开制备，以减少机械和热损伤对骨的不利影响。研究开发了数学模型来详细分析激光照射下骨内的温度和能量分布，利用有限元模拟预测激光作用过程中骨内的热和能量传递，并分析了激光照射的各种参数设置。从骨切开的热和机械特性理论建模中得出了最佳设计的激光照射条件，并通过离体动物骨研究验证了理论预测。结果表明，当激光功率为 10W、扫描速度为 600mm/s、扫描间隔为 20μm 时，成功形成了光滑干净的表面，同时实现了 0.63mm3/s 的最高去除率。有限元模型表明，其能够有效预测骨切开钻孔过程中的温度和能量分布。经过验证的模型有望为非接触式牙种植体位点制备提供一种显著的方法，该方法对邻近骨组织的机械和热损伤最小，可能在骨结合过程中促进骨修复和再生。