3D打印多孔钛/钢板一体化植入体修复髋臼后壁粉碎性骨折合并骨缺损的初步研究

发布时间：2021-01-07 07:45

　　目的:探讨应用计算机辅助设计（computer-aided design,CAD）结合3D打印技术对髋臼后壁粉碎性骨折合并骨/软骨缺损进行修复重建的可行性,评估多孔钛合金支架/钢板一体化植入体复合氮化钛生物陶瓷涂层的生物力学性能。方法:基于连续断层CT图像,利用CAD软件来构建具有特定三维内部结构的多孔钛/钢板一体化植入体数字模型,以Ti6Al4V粉末为原材料打印出实体并于其关节面复合氮化钛涂层,观察植入体与髋臼匹配和贴附情况;利用Ansys软件进行有限元建模,分析正常组、传统组及植入体组髋臼在相同载荷状态下的应力分布、应力传导及形变位移等情况,验证植入体的生物力学性能。结果:植入体的多孔钛合金支架与髋臼匹配程度良好,钢板形态基本与骨表面贴附,根据Matta复位标准评定为优。有限元分析结果显示:植入体重建后的髋臼在Von Mises应力峰值为13.38MPa接近正常组（13.11MPa）,小于传统组（15.66MPa）;植入体重建后的髋臼在应力分布和传导与正常组基本一致,稍优于传统组;植入体的最大相对位移为0.166 mm,处于可以接受的范围。结论:3D技术制备的多孔钛合金支架/钢板一... 

【文章来源】：中国医科大学辽宁省

【文章页数】：35 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

骨盆、一体化植入体的数字重建模型及三维实体模型1a.术前骨盆三维CT显示左髋臼后壁粉碎性骨折合并骨缺损1b.一体化植入体数字模型1c.植入体修复重建骨盆

与对侧正常髋臼应力峰值 13.11MPa 接近，远小于钛合金的屈服强度（950±14）MPa[16]，且传统方法修复重建后的髋臼表现为 Von Mises 应力增大，峰值为 15.66MPa；多孔钛合金支架/钢板一体化植入体复合氮化钛涂层重建后的髋臼与对侧正常髋臼受力分布基本一致，明显优于传统方法重建出的髋臼。模型位移分布云图显示（图 2d ,2e）：模拟单脚站立位静息状态下，随着加载负荷压力的增大，应力传导范围变广；多孔钛合金支架/钢板一体化植入体复合氮化钛涂层重建后的髋臼应力传导途径和健侧髋臼基本一致，符合生理应力传导特点。植入体表面剪切应力云图显示（图 2f）：随着加载负荷压力的增大，植入体剪切应力也增大，但是远小于螺钉金属材质屈服强度；表面剪切应力的峰值主要存在螺钉及植入体与髋臼接触边缘附近；在重建骨盆假体模型中，3D 打印一体化植入体位移分布如图 2e 所示：其位移主要集中在下缘钢板与髋臼连接面处，植入体的最大位移为 0．166 mm，处于可以接受的范围。


本文编号：2962188