3D打印多孔钛合金支架孔隙结构对骨长入效果影响的动物实验研究

发布时间：2021-03-19 20:15

　　背景:3D打印多孔钛合金具有良好的骨长入效果已得到广泛认可,但目前不同孔隙结构对骨长入效果的影响仍在深入研究中。选择性激光熔融技术（SLM）是目前主流的3D打印技术之一,能够制备出具有精确控制的孔径、孔隙率和互连性的金属支架,其在骨科领域的应用越来越广泛。目的:评价以菱形正十二面体为基本结构的不同孔隙结构多孔钛合金支架植入兔体内后新生骨组织的长入效果,分析孔隙结构设计参数对该多孔钛合金支架骨长入效果的影响。方法:预先设计并制备以菱形正十二面体为基本结构的三种不同孔隙结构多孔钛合金支架（理论孔径分别为900μm、1200μm、1500μm,分别称为P900,P1200和P1500）,采用扫描电镜对三种多孔钛合金支架进行表征观察。选取健康雄性家兔30只,根据支架孔径、动物饲养时间不同随机分为6组,每组5只,构建兔股骨髁骨缺损模型并采用以上钛合金支架修复。于术后4周、8周分别处死兔子,取材后行组织形态学检测,评估各组支架内骨与软组织的长入情况。结果:（1）电镜扫描结果显示采用SLM工艺制备的支架实际孔隙结构与理论设计基本一致;（2）组织形态学结果分析显示:4周时P1500组支架骨组织长入距离... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多孔圆柱体支架的基本结构和计算机辅助设计

南华大学硕士学位论文离：120μm。制备完成后将样品置于1300°C的温度下热处理1h，氩气保护下自然冷却。待产品打印结束，置入超声波清洗机清洗并烘干。每个规格支架制备15个，总共45个（每个规格支架预留5个备用）。图2.2动物实验中使用的多孔植入物a）P900，b）P1200，c）P1500多孔圆柱体支架，d）薄壁套筒，e）支架外置套筒后整体观2.4多孔钛合金支架的表征观察支架制备完成后，采用扫描电子显微镜（型号JSM-6510；JEOL，日本东京）（图2.3）观察支架的微观孔隙结构，利用电镜系统的内置软件以二维方式测量支架孔隙尺寸，在孔径不同的三个样品支架上分别测量五个随机孔隙单元的孔喉径、孔径和五个随机支杆的宽度（图2.4）。将平均值与相应的设计值进行比较，计算相对误差率。（注：相对误差率%=|平均值-设计值|/设计值）图2.3扫描电子显微镜（型号JSM-6510；JEOL，日本东京）5

第二章材料与方法图2.4二维孔径、孔喉径及杆径的测量示意图扫描电镜观察材料表征步骤如下：1）将测试支架安装固定至检测盒；2）先将放大倍率调至最低，按顺序对测试支架进行整体观察；3）然后按“Fineview”键，对测试支架进行精细扫描，根据所需按“Freeze”键，锁定扫描图像；4）对图像进行标记命名，选择所需图片格式保存好相应图像，继续完成下一部位或另一支架的观察；5）使用电镜系统内置软件测量孔径（菱形正十二面体内切球的球径）、孔喉径（菱形孔喉横截面内切圆的直径）及杆径，并与设计值进行比较，计算相对误差率，评估SLM制造工艺水平（见示意图2.4）。2.5动物体内实验2.5.1实验动物与分组实验动物均由南华大学实验动物学部统一采购、饲养、管理。该实验项目获得南华大学伦理委员会的批准。本实验共选取健康雄性家兔30只，平均体重为3±0.5kg,常规单笼饲养。根据支架孔径及动物饲养时间，随机分为A、B、C、D、E、F共6组，每组随机分5只，术后使用龙胆紫溶液进行标记区分（如表2.1所示）。所有实验动物均要求于术前2周购入，常规日常喂养，适应1周后6

【参考文献】：
期刊论文
[1]力学因素对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响[J]. 张丽,李晓阳,刘傥.  医学信息. 2019(02)
[2]3D打印生物材料研究及其临床应用优势[J]. 杨道朋,夏旭.  中国组织工程研究. 2017(18)
[3]3D打印钛合金孔隙支架骨长入影响因素的分析[J]. 王中汉,王辰宇,刘贺,李忱,秦彦国,蔡晓宇,王金成.  中国组织工程研究. 2016(52)
[4]不同机械力学刺激对骨成骨作用的研究进展[J]. 季侨丹,何成奇.  中国骨伤. 2016(04)
[5]3D打印钛及钛合金医疗器械的优势及临床应用现状[J]. 罗丽娟,余森,于振涛,刘春潮,韩建业,牛金龙.  生物骨科材料与临床研究. 2015(06)
[6]多孔钛合金不同孔径大小对新骨长入的影响[J]. 刘邦定,郭征,郝玉琳,李述军,王财儒,袁超凡,张涌泉,王攀,杨小卫.  现代生物医学进展. 2012(09)



本文编号：3090161