基于激光三维打印的多孔钛支架在即刻加载下成骨效应的研究

• 作 者: 喻缇
• 出 处: 重庆医科大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 多孔支架 即刻负载 增材制造 骨结合 骨改建

随着激光三维打印技术的兴起,材料学也得到了迅速发展。大量研究证明3D打印的多孔钛支架能在无力学干扰的情况下实现良好的骨生成和骨结合。然而力学刺激是影响骨组织生成和改建的不可忽视的因素。因此,本研究的目的是评估即刻静态加载对3D打印多孔支架周围骨组织骨生成及骨结合的影响。将具有最佳孔径及孔隙率的30个多孔支架植入15只新西兰兔股骨中。左侧股骨植入负荷组,由小型内置加载装置提供10N的最大初始载荷,非负荷组位于右侧股骨。在手术后2、4及8周收集样本,行力学推出试验以测量生物固定强度。再通过组织学检查、Micro-CT扫描和骨密度分布分析评估多孔支架周围新骨的数量和质量。最后,将动物实验数据整合到三维有限元模型中以评估多孔支架周围骨组织的生物力学特性。结果表明,尽管在术后第8周出现废用性骨丧失,但多孔支架周围骨组织的结构和生物力学性能随着愈合时间的延长而不断优化。此外,在多孔支架植入后2周内,即刻加载会增加新骨的体积,但新骨密度较低,质量较差。且随着时间的进展即刻加载的不良影响逐渐显现。有限元分析结果表明,多孔支架周围骨组织的愈合早期结构不适合承受较大的机械负荷。最后,多孔支架周围骨组织可能存在距离成骨和接触性骨生成的矿化模式。因此,本研究的结论是不建议多孔支架修复骨缺损时采用即刻加载方案。