基于EBM制备钛支架的髋臼缺损支架设计与构建
植入物,假体,1材料与方法,2结果,3讨论
胡 军,王 骅(江苏省苏北人民医院创伤外科,江苏 扬州 225000)
长期以来,髋臼缺损一直是临床全髋关节置换术(THA)中难以处理的问题,尤其是在大面积骨组织缺损时[1]。目前,髋臼钛板和植骨已成为临床上修复骨缺损最常用的治疗方法。自体骨、异体骨和人工骨是骨移植的主要材料。然而,这些材料面临着许多实际问题,例如供体短缺、供体部位病变和排斥反应等[2]。较大的髋臼杯和髋臼加强环一直是严重骨缺损THA的主要选择[3]。同时,个体差异和操作难度的增加也极大地制约了该疗法的广泛应用。为此,学者们已开发出大量的骨替代物。作为一种理想的植入物,骨替代物不仅应具有合适的生物力学性能,还应具有可控的结构和合适的生物界面,以促进植入物与骨组织受损区域的完美匹配,促进或诱导再生。因此,材料的选择十分重要。
在结构方面,传统的铸造技术已经不能满足需要,无法制备出具有特殊形状和结构的个性化种植体,更不可能进行局部表面改性。随着科技的飞速发展,这些问题都可以通过增材制造(3D打印)技术来解决。迄今为止,研究人员已经通过3D打印设计和制造了大量的组织工程支架[4]。例如,基于陶瓷、生物聚合物和其他复合材料的3D打印支架已广泛用于组织再生[5]。钛和钛合金也广泛通过电子束熔融技术(EBM)或选择性激光熔化(SLM)技术制备成具有内部多孔结构的植入物[6]。但是,它们大部分不适用于THA,可能是因为它们只是根据损伤区域的CT扫描数据制作,不可避免地忽略了整体结构和连接设计,特别是那些连接复杂或靠近关节的植入物,使得既往的支架不能有效地结合缺损结构和整个关节。因此,临床迫切需要开发一种既能与缺损形状匹配,又能保持关节功能的新型解剖学3D植入物。本研究采用复杂的CT数字解剖数据结合计算机辅助设计(CAD)和3D打印技术的反向辅助设计,构建了解剖3D植入物,现报道如下。
1 材料与方法
1.1材料 圆柱形钛支架设计正视图直径8 mm,高度4 mm,孔隙率连接率为100%,其中设计纤维直径200 μm,取向0°/90°,孔隙率64%。为了获得髋臼缺损支架的结构,先进行CT扫描,然后进行双源CT(Siemens AG ......
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