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

• 作者: 李鹏 毛克亚 毛克政 高延征
• 来源期刊: 中华创伤杂志
• 关键词: 脊柱融合术 假体和植入物 假体设计
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 1126-1132
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3760/cma.j.cn501098-20200517-00361

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。