电子束熔融制备多孔钛合金融合器的性能和椎间融合效果
毛克政1 高延征1 毛克亚2 李鹏3
1 河南省人民医院脊柱脊髓外科, 郑州 450000; 2 解放军总医院第一医学中心骨科, 北京 100853; 3 重庆市人民医院骨科 400013
Performance and intervertebral fusion effect of porous titanium alloy cage prepared by electron beam melting
Mao Kezheng, Gao Yanzheng, Mao Keya, Li Peng.
摘要 目的 探讨电子束熔融（EBM）制备多孔钛合金融合器的力学性能、生物相容性及椎间融合效果。 方法 通过计算机设计和EBM技术制备多孔钛合金（Ti-6Al-4V）融合器，通过电子显微镜观察其表征和微观结构，通过体外力学试验评估其弹性模型和抗压强度，通过四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法（MTT）法评估生物相容性。选取12只雄性成年小尾寒羊，建立小尾寒羊颈椎椎间融合模型，按照随机数字表法分为两组，每组6只。实验组置入3D打印椎间融合器，对照组置入聚醚醚酮(PEEK)融合器（中空处含有碎骨粒）。术后6个月行X线片检查，观察融合器是否有移位、松动或下沉；Micro-CT观察椎间隙骨小梁生长情况；组织学观察微观结构下椎间融合情况，分析两组融合器内的矿化骨百分比（MBF）和材料-骨结合百分比（BA）。 结果 多孔钛合金融合器是一个中间为八面体金属小梁、外围为金属框的结构，金属小梁的直径为（413±78）μm，孔径为（597±46）μm，孔隙率为（54.8±5.8）%；弹性模量为（19.6±0.8）GPa，压缩强度为（37.6±2.3）GPa，刚度为（17 633±882）N/mm；多孔钛合金融合器具有良好的生物相容性。两组X线片均未见融合器出现移位和松动。两组Micro-CT检查可见贯通整个椎间隙的骨小梁分布，实现了骨性融合；实验组新生骨组织对金属小梁形成了结合紧密，对照组新生骨质和PEEK融合器之间仍可见到空隙。组织学显示实验组椎间隙MBF为（43.7±10.6）％，与对照组［（46.5±11.4）％］差异无统计学意义（P>0.05），而对照组骨小梁和PEEK融合器交界处可见较多的纤维组织包裹，骨组织与PEEK融合器未形成紧密融合；实验组BA为（53.7±12.8）％，对照组为（7.5±2.8）％（P<0.05）。 结论 EBM制备多孔钛合金融合器具有合适的力学性能和孔隙率、良好的生物相容性和椎间融合效果，具有临床应用前景。
关键词 ：
脊柱融合术 ,
假体和植入物 ,
假体设计
基金资助: 国家自然科学基金（51772328）
通讯作者:
高延征, Email:doctorgao63@163.com, 电话:13937139998
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