3D打印钛合金骨小梁骨干假体在山羊体内骨长入的实验研究

发布时间：2018-03-17 14:26

本文选题：骨长入　切入点：骨干　出处：《天津医科大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目的研究骨水泥固定型和生物固定型假体标本在早期拉伸试验、扭转试验中生物力学稳定性方面的差异;研究传统工艺制备的喷砂型、3D打印技术制备的骨小梁型两种生物固定型假体标本在早期拉伸试验、扭转试验中生物力学稳定性方面的差异;比较喷砂型、骨小梁型两种生物固定型假体的假体-骨界面骨长入情况和骨整合能力的大小,并进一步探讨骨小梁型假体的生物力学稳定性和假体-骨界面骨长入能力间的关系,为下一步临床研究提供理论依据。方法基于山羊胫骨CT的Dicom数据逆向成型获得山羊胫骨的三维模型,模拟长度2cm的骨干骨缺损建立山羊胫骨干骨缺损模型,由山东威高骨科公司制备匹配胫骨髓腔直径的三种类型(骨水泥型、喷砂型和骨小梁型)骨干假体,于天津医院骨科研究所行骨干假体置入山羊体内的动物实验,分别于术后8周、12周处死山羊并进行标本取材,显微镜下观察标本的成骨及骨长入情况,并对三组不同类型假体分别进行拉伸试验、扭转试验和扭转破坏试验的生物力学测试。结果1.一般情况:所有实验山羊无感染、皮肤坏死、假体松动或脱出等并发症发生;骨水泥型假体组山羊术后患肢负重时间明显早于喷砂型假体组和骨小梁型假体组山羊。2.影像学观察:术后8周和12周骨水泥型假体组、生物固定型假体组山羊的假体周围均有多量新生骨痂生成,骨水泥固定型假体与骨之间骨水泥填充充分,生物固定型假体的假体-骨界面间结合紧密、未见透光带和骨质密度减低表现。3.界面组织学观察:(1)骨矿化沉积率:骨小梁型假体组标本术后8周、12周的骨矿化沉积率为(4.83±0.24)μm/d和(7.06±0.17)μm/d,均明显高于同期喷砂型假体组标本的(3.10±0.30)μm/d和(4.90±0.35),两组假体标本的组内及组间差异性均具有统计学意义(P0.05);(2)新生骨形成率:骨小梁型假体多孔孔隙内的新生骨形成率在术后8周为17.36%,明显低于术后12周的35.40%,差异具有统计学意义(P0.05);(3)假体-骨界面间骨结合率:骨小梁型假体组标本骨结合率在术后8周、12周分别为41.40%和79.60%,喷砂型假体组标本术后8周、12周分别为37.60%和73.40%,喷砂型假体组标本相比同期骨小梁型假体组标本骨结合率低,但差异性无统计学意义(P0.05),但两组假体分别进行术后8周和12周骨结合率的组内比较时,差异性均具有统计学意义(P0.05)。4.生物力学测试:(1)拉伸试验:在500N拉伸载荷范围内,相同大小载荷作用力的假体位移:骨水泥型假体组骨小梁型假体组喷砂型假体组,此差异性在各组间具有统计学意义(P0.05);(2)扭转试验:2°扭转角范围内的扭转载荷下,同一扭转角下的三种假体组标本扭矩大小:骨水泥型假体组骨小梁型假体组喷砂型假体组,此差异性在各组间具有统计学意义(P0.05);(3)扭转破坏试验:扭转破坏试验失效时骨水泥型假体、喷砂型假体、骨小梁型假体标本的最大扭矩分别为:(30.42±0.40)N·m、(12.35±5.52)N·m、(15.65±1.94)N·m,此差异性具有统计学意义(P0.05);扭转破坏试验失效时骨水泥型假体、喷砂型假体、骨小梁型假体标本的最大扭转角分别为(25.98±0.89)°、(10.47±5.69)°、(20.34±6.72)°,但统计学显示此差异性无统计学意义(P0.05)。结论1.骨水泥型假体早期的稳定性明显高于喷砂型、骨小梁型两种生物固定型假体;2.骨小梁型假体较同期喷砂型假体具有更理想的生物力学稳定性,也反映出生物固定型假体的稳定性既依赖于假体、宿主骨之间的紧密压配系统,更取决于假体-骨界面间骨长入及骨整合能力的大小;3.骨小梁型假体的生物力学稳定性与骨组织形态计量学表现呈正相关性。
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【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R687

【参考文献】