天堂网www,免费追剧大全在线观看电视剧,97久久精品无码一区二区欧美人 ,日本丰满少妇高潮呻吟

您當(dāng)前的位置:檢測資訊 > 科研開發(fā)

3D打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-09-14 18:58

隨著人口老齡化趨勢的加劇,以髖關(guān)節(jié)為代表的老年退變性骨關(guān)節(jié)病的發(fā)病率日益增高。人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)因具有可恢復(fù)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、改善關(guān)節(jié)功能、緩解疼痛等優(yōu)點,引起了廣大骨科醫(yī)師和患者的廣泛關(guān)注。近年來,以髖關(guān)節(jié)脫位為代表的并發(fā)癥和日趨年輕化的關(guān)節(jié)置換,增加了人工全髖關(guān)節(jié)翻修的可能性[1]。髖關(guān)節(jié)翻修的主要原因包括假體無菌性松動、位置不良和嚴(yán)重的聚乙烯內(nèi)襯磨損等引起的髖臼假體失敗等。由于個體差異無法被排除,需要更 具有個體適宜性的關(guān)節(jié)設(shè)計,從而盡量避免使用損耗的增加,減少翻修的需要。近年來,3D 打印技術(shù)(又被稱作增材制造)的出現(xiàn)為個性化髖關(guān)節(jié)設(shè)計及出現(xiàn)嚴(yán)重髖臼骨缺損關(guān)節(jié)的特異性翻修帶來了新的希望[2]。其是一種新興的快速成型方法,作為第三次產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命的代表,根據(jù)斷層掃描或計算機輔助設(shè)計軟件形成數(shù)據(jù),并進(jìn)行立體化建模,對逐層鋪展的粉末狀的金屬或塑料等可黏合材料進(jìn)行掃描固化,最終打印出個性化的三維實物模型[3-5]。 

 

傳統(tǒng)的金屬加工工藝以減材或等材模具鑄造為主,不能實現(xiàn)致密體與多孔結(jié)構(gòu)之間的良好配合,難以模擬復(fù)雜的真實骨組織結(jié)構(gòu)。電子束熔融(electron beam melting, EBM)技術(shù)是當(dāng)前在髖關(guān)節(jié)置換中常用的3D打印技術(shù),通過高真空逐層電子束熔融金屬粉末來制造零件,可制備出能夠模擬自然骨組織中的松質(zhì)骨與皮質(zhì)骨,且具有良好生物相容性的金屬多孔結(jié)構(gòu)人工假體。目前,國內(nèi)外對多孔金屬的研究主要集中于多孔鈦和多孔鉭。有報道指出,多孔金屬臼杯能夠促進(jìn)新骨形成,生物性能及缺損骨面與臼杯貼附良好,進(jìn)而保證髖臼的初始安全穩(wěn)定性[6-10],早期臨床效果顯著[11-13]。骨-假體界面的摩擦系數(shù)和間隙是骨與假體有效整合的決定因素,因此,具有高摩擦系數(shù)、高孔隙率和更好力學(xué)性質(zhì)的3D打印金屬多孔結(jié)構(gòu)人工假體,備受廣大臨床研究者的關(guān)注。3D打印鈦金屬植入物與骨組織 表面獲得骨性融合的關(guān)鍵在于早期新骨形成[14]。目前,骨整合研究集中于羊和犬等大型動物體內(nèi)[15-17]及兔等小型動物股骨髁、橈骨和股骨中的新骨形成情況[18-21]。除了良好的骨整合性能外,要保證3D打印鈦金屬材料符合植入器械的標(biāo)準(zhǔn),必須驗證其與組織器官的反應(yīng)處于可接受的水平,不應(yīng)出現(xiàn)人體異物排斥、過敏、嚴(yán)重炎癥等不利反應(yīng)[22]; 而3D打印本身的特點決定了除力學(xué)性能外,在顆粒殘留、離子析出等方面其可能存在與常規(guī)加工的材料完全不同的性質(zhì)。因此,這些領(lǐng)域的生物學(xué)相關(guān)評價成了決定類似器械研發(fā)及上市可能性的重點。目前,3D打印鈦金屬材料的離子析出研究主要集中于體外細(xì)胞毒實驗,涉及金屬離子的析出 是否影響細(xì)胞黏附及增殖[23-24],而探討其在體內(nèi)血液和器官的析出過程的研究較少。因此,為了更好地認(rèn)識3D打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體較傳統(tǒng)器械在生物體反應(yīng)上的變化,為類似3D打印器械的臨床前評價提供思路與實例,本研究對其骨整合性能、局部組織反應(yīng)及與體內(nèi)鈦、鋁、釩離子釋放相關(guān)的風(fēng)險進(jìn)行了分析,以探求其安全性、有效性證據(jù),并為進(jìn)行特征性生物相容性評價的方案設(shè)計提供線索。

 

1 材料與方法

 

1.1 材料 

1.1.1 實驗動物 

成年日本大耳白兔49只,雄性24只,雌性25只(未產(chǎn)并無孕),由四川省實驗動物專委會養(yǎng)殖場提供,使用許可證編號:SCXK(川)-2013-14,體重1.7~2.4 kg。本次由四川醫(yī)療器械生物材料和制品檢驗中心實驗動物管理和使用委員會對實驗程序進(jìn)行審核,確保符合實驗動物福利倫理要求;實驗動物設(shè)施及管理符合GB/T 16886.22011《醫(yī)療器械生物學(xué)評價 第2部分:動物福利要求》;此外,對室溫及室內(nèi)濕度進(jìn)行日常監(jiān)控,將室溫控制在20~23 ℃,相對濕度控制在44%~52%,采用人工控制12 h光照、12 h黑暗。 

 

1.1.2 主要試劑及儀器 

鈦(Ti)標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院,1 000 μg/ml,GSB G 62014-90);鋁(Al)標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院,1000 μg/ml, GSBG 62006-90);釩(V)標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院,1000 μg/ml,GSBG 62016-90);醇溶性伊紅染液、組織染色分化液、組織染色藍(lán)化液 (Thermo SCIENTIFIC,美國);電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES Optima 8000 Perkin Elmer,美國);EXAKT 300 CP/400 CS硬組織切磨系統(tǒng)(EXKT Apparatebau GmbH & Co.KG,德國);BX60奧林巴斯顯微鏡、DP22顯微鏡成像系統(tǒng)(Olympus Corporation公司,日本)。 

 

1.2 方法 

1.2.1 動物分組 

將實驗動物隨機分為實驗組(骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料)20只、對照組(純鈦基材)20只和假手術(shù)組9只,對每只實驗動物兩側(cè)股骨作相同處理,并按照時間點分為12周和26周(植入術(shù)后12周實驗組和對照組各8只,假手術(shù)組4只;植入術(shù)后26周實驗組和對照組各12只,假手術(shù)組5只)。 

 

1.2.2 骨缺損制備及植入手術(shù) 

采用40 mg/kg 2%戊巴比妥鈉(德國默克公司,批號:20160412)行耳緣靜脈注射麻醉;切開雙側(cè)股骨外側(cè),于股骨干鉆孔,制成直徑2.5 mm、深6.0 mm 的孔道,在股骨兩側(cè)均植入骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料試樣(直徑2.5 mm、長 8 mm的圓柱試棒,實驗組)、純鈦基材(與實驗組試樣形狀相同,對照組),假手術(shù)組不植入任何材料;逐層縫合,肌內(nèi)注射慶大霉素(西南藥業(yè)股份有限公司,國藥準(zhǔn)字 H50021450)3 d。 

 

1.2.3 大體觀察 

肉眼觀察術(shù)后各時間點孔口處新生骨的覆蓋情況及是否存在股骨斷裂、膿腫、出血或其他異常情況。 

 

1.2.4 組織學(xué)觀察 

于植入術(shù)后12、26周,分別處死動物,將取得的股骨標(biāo)本,經(jīng)固定、脫水、滲透、包埋、硬組織切片及蘇木素伊紅染色處理,在光學(xué)顯微鏡下觀察新生骨組織形成和植入材料周圍成骨情況,采用GB/T 16886.6-2015《醫(yī)療器械生物學(xué)評價 第6部分:植入后局部反應(yīng)試驗》中半定量評價系統(tǒng)評價局部組織生物學(xué)反應(yīng)。 

 

1.2.5 金屬離子(鈦、鋁、釩)測試 

分別取植入術(shù)前動物外周血和植入術(shù)后動物(外周血、肝、腎、植入位點附近的肌肉)組織1 g,置于聚四氟乙烯管中,加入4 ml硝酸、1 ml過氧化氫,加熱消解樣品,待樣品消解完全,加熱蒸發(fā)到2 ml,冷卻至室溫定容到10 ml容量瓶即得到樣品溶液;與此同時,制備空白溶液;然后,采用ICP-OES預(yù)熱30 min,按照濃度由低到高的順序測定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液,經(jīng)計算機自動繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線;之后采用空白校準(zhǔn),檢測各個組織樣品溶液中鈦、鋁、釩的含量。 

 

1.3 統(tǒng)計學(xué)描述及處理 

(1)本研究中的描述性數(shù)據(jù),如切片上某觀察指標(biāo)相關(guān)率的描述,以觀察陽性結(jié)果數(shù)/總觀察切片數(shù)進(jìn)行處理。(2)本研究中獲得的定量數(shù)據(jù),如各組各離子的析出量等,采用SPSS 2.3統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理,定量資料統(tǒng)計描述以x±s表示,各組間比較采用單因素方差分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

 

2結(jié)果

 

2.1  大體觀察 

植入術(shù)后12、26周,實驗組與對照組材料與周圍骨組織結(jié)合良好,植入后孔口處可見大量新生骨覆蓋、未見股骨斷裂,植入位點處未見膿腫、出血或其他異常。 

 

2.2  組織學(xué)觀察 

植入術(shù)后12周,實驗組與對照組,孔口處(圖1a,d), 骨缺損區(qū)域大量新生骨形成,部分區(qū)域新生骨與植入材料結(jié)合緊密,比率分別為100.0%和37.5%,新生骨內(nèi)已見成熟的哈佛氏系統(tǒng);植入材料區(qū)域無明顯的骨溶解和骨吸收;材料附近可見少量成纖維細(xì)胞,偶見淋巴細(xì)胞,比率分別為62.5% 和59.3%。髓腔內(nèi)(圖1b,e),材料附近可見少量新生骨小梁,比率分別為40.2% 和71.8%;新生骨小梁與材料緊密結(jié)合率分別為18.7% 和43.7%。部分材料附近(圖1c,f),可見少量成纖維細(xì)胞,偶見淋巴細(xì)胞、新血管形成,比率分別為87.5% 和90.6%。 

 

植入術(shù)后12周,假手術(shù)組,孔口處(圖1g),靠近髓腔一側(cè)可見少量新生骨未完全構(gòu)建成骨組織;外側(cè)孔口處已被一些新生骨覆蓋,內(nèi)側(cè)孔口處未見新生骨覆蓋,比率為25.0%;外側(cè)孔口和內(nèi)側(cè)孔口處均已被新生骨覆蓋,中間孔口處未見新生骨覆蓋,比率為8.3%。髓腔內(nèi)(圖1h,i),僅見極少量的新血管形成。 

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

注:a為實驗組孔口處,“→”表示材料與新生骨緊密結(jié)合;b為實驗組髓腔內(nèi);c為實驗組髓腔內(nèi)材料/組織界面處;d為對照組孔口處;e為對照組髓腔內(nèi);f為對照組髓腔內(nèi)材料/組織界面處;g為假手術(shù)組孔口處;h和i均為假手術(shù)組髓腔內(nèi)

圖1 植入術(shù)后12周3組硬組織切片的HE染色結(jié)果

 

植入術(shù)后26周,實驗組與對照組,孔口處(圖2a,d),骨缺損區(qū)域大量新生骨形成,部分新生骨與材料結(jié)合緊密,比率分別為100.0%和38.6%;植入材料區(qū)域無明顯的骨溶解和骨吸收;與術(shù)后12周比較,實驗組骨構(gòu)建更成熟;骨缺損部位新生骨成板層狀結(jié)構(gòu),與周圍骨組織基本相同;對照組的骨構(gòu)建程度與術(shù)后12周相似;實驗組與對照組植入材料附近均可見少量成纖維細(xì)胞,偶見淋巴細(xì)胞,比率分別為44.6%和47.7%,低于術(shù)后12周。髓腔內(nèi)(圖2b,e),部分材料附近可見新生骨小梁,比率分別為55.2%和79.9%,與術(shù)后12周比較,實驗組和對照組均增多;新生骨小梁與材料緊密結(jié)合率分別為49.0%和29.5%,與術(shù)后12周比較,實驗組增高,對照組降低。局部材料附近(圖2c,f),可見少量成纖維細(xì)胞,偶見淋巴細(xì)胞和新血管形成,比率分 別為82.9% 和86.3%,與術(shù)后12周比較,略有降低。 

 

植入術(shù)后26周,假手術(shù)組,孔口處(圖2g),靠近髓腔一側(cè)見極少量新生骨未完全構(gòu)建成骨組織,比率為 50.0%,骨構(gòu)建程度高于術(shù)后12周;外側(cè)孔口已被一些新生骨覆蓋,內(nèi)側(cè)孔口未見新生骨覆蓋,比率為15.0%;內(nèi)側(cè) 孔口處已被一些新生骨覆蓋,外側(cè)孔口處未見新生骨覆蓋,比率為10.0%;內(nèi)外兩側(cè)孔口均被新生骨覆蓋,中間孔口處未見新生骨覆蓋,比率為10.0%,骨構(gòu)建與術(shù)后12周相似。髓腔內(nèi)(圖2h,i),僅見極少量的新血管形成。

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

注:a為實驗組孔口處,“→”表示材料與新生骨緊密結(jié)合;b為實驗組髓腔內(nèi);c為實驗組髓腔內(nèi)材料/組織界面處;d為對照組孔口處;e為對照組髓腔內(nèi);f為對照組髓腔內(nèi)材料/組織界面處;g為假手術(shù)組孔口處;h和i均為假手術(shù)組髓腔內(nèi)

圖2 植入術(shù)后26周3組硬組織切片的HE染色結(jié)果

 

2.3  金屬離子析出分析結(jié)果 

2.3.1  3組外周血中金屬離子的析出量比較 

植入術(shù)后12周,3組外周血中鈦和鋁離子的析出量比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),釩離子的析出量比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),但考慮到釩離子在外周血中未檢出,該項結(jié)果由檢出限算出,只和稱樣量有關(guān),無意義;植入術(shù)后26周,3組外周血中鈦、鋁、釩離子的析出量比較,差異無 統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);植入術(shù)后26周,實驗組、假手術(shù)組外周血中鈦和釩離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),鋁離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異有統(tǒng) 計學(xué)意義(P<0.05);與植入術(shù)后12周比較,術(shù)后26周實驗組鋁離子的析出量增加約1倍;實驗組植入術(shù)后12周鋁離子 的析出量明顯低于同時期對照組,術(shù)后26周鋁離子的析出量與對照組相近,實驗組和對照組鋁離子的毒性差異較?。恢踩胄g(shù)后26周,對照組外周血中鈦、鋁、釩離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表1。 

 

表1 3組植入術(shù)后各階段外周血中鈦、鋁、釩離子的析出量比較(μg/g,x±s)

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

 

2.3.2  3組肝臟中金屬離子的析出量比較 

植入術(shù)后12、26周,3組肝臟中鈦、鋁、釩離子的析出量比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);植入術(shù)后26周,3組肝臟中鈦、鋁、釩離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表2。 

 

2.3.3  3組腎臟中金屬離子的析出量比較 

植入術(shù)后12、26周,3組腎臟中鈦、鋁、釩離子的析出量比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);植入術(shù)后26周,實驗組腎臟中鈦和釩離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),鋁離子的析出量低于術(shù)后12周,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);植入術(shù)后26周,對照組腎臟中鈦離子的析出量高于術(shù)后12周,釩離子的析出量低于術(shù)后12周,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),鋁離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);植入術(shù)后26周,假手術(shù)組腎臟中鈦、鋁、釩離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表3。

表2 3組植入術(shù)后各階段肝臟中鈦、鋁、釩離子的析出量比較(μg/g,x±s)

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

 

表3 3組植入術(shù)后各階段腎臟中鈦、鋁、釩離子的析出量比較(μg/g,x±s)

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

 

2.3.4  3組植入位點周圍肌肉中金屬離子的析出量比較 

植入術(shù)后12、26周,3組植入位點周圍肌肉中鈦、鋁、釩離子的析出量比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);植入術(shù)后26周,實驗組植入位點周圍肌肉中鈦離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),釩離子 和鋁離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);植入術(shù)后26周,對照組和假手術(shù)組植入位點周圍肌肉中鈦、鋁、釩離子的析出量與術(shù)后12周比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表4。

 

表4 3組植入術(shù)后各階段植入位點周圍肌肉中鈦、鋁、釩離子的析出量比較(μg/g,x±s)

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用

 

3討論

近年來,髖關(guān)節(jié)疾病患者數(shù)量不斷增加且呈年輕化趨勢。為了更好地滿足患者的個體需求,我們對關(guān)節(jié)加工工藝提出了新的要求;且由于術(shù)后活動量增加,患者可能出現(xiàn)活動障礙、髖關(guān)節(jié)疼痛、髖臼滑落和骨缺損情況,致使翻 修術(shù)數(shù)量不斷上升,翻修難度加大,術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險增加,因此,安全、高效且更高患者個體適應(yīng)度的假體成了骨科醫(yī)師追求的熱點[25]。隨著科學(xué)的發(fā)展和制造技術(shù)的進(jìn)步,傳統(tǒng)的自體骨、異體骨和人工骨移植可能會逐漸被以 3D打印多孔鈦為代表的新型人工植入物所取代。鈦金屬及其合金因具有生物相容性良好、機械性能優(yōu)異、價格低廉且耐腐蝕性等優(yōu)點,已成為生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用中很好的選擇[26]。傳統(tǒng)工藝制成的鈦合金產(chǎn)品雖然能夠起到長期的骨 整合效果,在一定程度上滿足了臨床需求,但在長期使用過程中會引起植入體周圍炎癥、骨吸收或無菌性松動等現(xiàn)象[27]。與傳統(tǒng)工藝制成的致密鈦合金材料比較,3D打印多孔鈦合金材料具有更多的優(yōu)勢,如被認(rèn)為對組織和人體細(xì) 胞無毒害及過敏反應(yīng)、多孔結(jié)構(gòu)有利于新骨形成、優(yōu)良的骨整合性能能夠促進(jìn)骨組織和材料的結(jié)合、具有與正常骨質(zhì)接近的力學(xué)性質(zhì)(如楊氏模量等)、可增強植入體遠(yuǎn)期支撐作用等[28],但是,作為與傳統(tǒng)加工方式明顯不同的新的 工藝,尤其是對于高風(fēng)險的醫(yī)療器械,其本身特點帶來的風(fēng)險必須慎重考慮。 

 

雖然理化性質(zhì)的檢測分析能夠給出器械使用性能的基本信息,但由于生物體具有復(fù)雜性,動物體內(nèi)實驗不能被忽視。動物實驗?zāi)軌蛱峁w外實驗無法模擬的生理載荷和體內(nèi)環(huán)境,更好地證實其安全性和有效性,而檢驗檢測方法的發(fā)展與成熟為在動物實驗中合并理化分析提供了可能性,從而提供更豐富的評價基礎(chǔ)信息。目前,以家兔為代表的小型動物由于價格經(jīng)濟、來源廣泛和手術(shù)操作相對簡單,而在骨缺損模型建立、骨修復(fù)能力和新骨形成等骨科實驗中應(yīng)用較多。對多孔鉭在兔股骨內(nèi)進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),其能夠促進(jìn)新骨形成,有利于骨結(jié)合及改建[29-30]。鑒于體內(nèi)實驗?zāi)軌蚋鼫?zhǔn)確地反映植入物與骨結(jié)合能力的真實狀態(tài),本研究通過成年日本大耳白兔股骨植入來探討兩組材料的骨整合作用,并設(shè)立了假手術(shù)組,結(jié)果顯示,硬組織切片經(jīng)蘇木素-伊紅染色后可以看出,各植入物周圍均有新骨形成,未見骨吸收、組織壞死或其他異常情況。本研究中,對照組即純鈦與骨的結(jié)合形成方式主要為周邊骨組織逐漸向植入物生長形成新骨(距離成骨),其中偶爾可見纖維,與以往的研究結(jié)果相似[31];實驗組新骨形成和結(jié)合均優(yōu)于對照組,髖關(guān)節(jié)假體材料周邊幾乎全為成熟骨組織,鈣化程度增高,孔隙內(nèi)骨組織已充滿,植入物與骨界面呈無縫式的骨結(jié)合,僅偶見輕微縫隙,與穆亞星[32]、Wang等[33]和李冬梅等[34]的研究結(jié)果相似;假手術(shù)組骨構(gòu)建程度不及植入物組,可見3D打印植入物的骨整合功能優(yōu)于動物本身愈合成骨。 

 

以Ti6Al4V合金為代表的鈦合金作為3D打印金屬材料被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域中,用于制備人工髖關(guān)節(jié)、骨板、骨釘 等植入體等[35]。以鈦元素為主的鈦合金中主要添加α和β兩類相對穩(wěn)定的合金元素,其中α穩(wěn)定元素中,鋁使用最廣泛[36],但鋁離子可能引起神經(jīng)紊亂和貧血等不良癥狀;釩為β相對 穩(wěn)定元素及鈦合金主要的添加元素,但有報道顯示釩元素對生物體內(nèi)腎、肝、骨、脾等器官具有毒性作用[37]。本研究對鈦、鋁、釩在動物體內(nèi)的析出行為進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示,3種金屬離子在3組體內(nèi)的析出比較無顯著差異,各 離子析出均為微克級,遠(yuǎn)低于犬骨髓基質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)液中鈦、鋁、釩的金屬離子濃度[38],證實了3D打印 Ti6Al4V幾乎不會影響周邊細(xì)胞黏附及增殖,提示其具有良好的生物相容性;對離子析出量的分析提示,主要以鋁的析出為主, 鈦和釩的析出量相近且較少,遠(yuǎn)低于相同植入周期植入表面經(jīng)大顆粒噴砂酸蝕處理的種植體在動物外周血中的鈦離子析出量,說明3D打印金屬材料能夠避免植入后鈦離子的局部聚集,且鈦離子濃度隨著時間延長而增加[39];而本研究中植入后外周血中鋁離子濃度隨著時間延長逐漸升高,與植入不含鈹?shù)逆囥t合金全冠戴用后外周血中的鋁離子析出結(jié)果的報道相似[40]。本研究中,鋁離子析出總量順序為血液>肌肉>肝臟>腎臟,不同時期,實驗組鋁離子在肝臟中析出相對穩(wěn)定,而在植入術(shù)后26周的腎臟中鋁離子含量低于術(shù)后12周,表明隨著時間的推移,鋁離子在腎臟中的含量逐漸降低,可能是鋁離子在逐漸被代謝排出??傊?,鋁離子的變化強烈提示了3D打印金屬在選擇基材時應(yīng)對鋁離子加以關(guān)注,動物體內(nèi)鋁離子的存在是否可導(dǎo)致進(jìn)一步的毒理病理變化,有待進(jìn)一步分析。

 

【參考文獻(xiàn)】

[1]Seagrave KG, Troelsen A, Malchau H, et al.Acetabular cup position and risk of dislocation in primary total hip arthroplasty[J]. Acta Orthopaedica, 2017, 88(1):10-17. 

[2]郭宇,馮德宏,王凌,等.3D 打印技術(shù)在髖關(guān)節(jié)置換中的應(yīng)用及價值[J].中國組織工程研究,2020,24(12):1962-1968.

[3]Yao R, Xu G, Mao SS, et al.Three-dimensional printing: review of application in medicine and hepatic surgery[J]. Cancer Biology & Medicine, 2016, 75: 443-451. 

[4]甄珍,王健,奚廷斐,等.3D打印鈦金屬骨科植入物應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報,2019,38(2):240-251.

[5]Bruns N, Krettek C. 3D-printing in trauma surgery: Planning, printing and processing[J]. Der Unfallchirurg, 2019, 122(4): 270-277. 

[6]Evola FR, Costarella L, Evola G, et al. Acetabular revisions using porous tantalum components: A retrospective study with 5-10 years follow-up[J]. World J Orthop, 2017, 8(7): 553-560.

[7]Brüggemann A, Fredlund E, Mallmin H, et al. Are porous tantalum cups superior to conventional reinforcement rings?[J]. Acta Orthopaedica, 2017, 88(1): 35-40. 

[8]Concina C, Crucil M, Fabbro S, et al. Porous Tantalum Acetabular Cups and Augments in Revision Total Hip Arthroplasty: Clinical and Radiological Evaluation at Mid-term Follow-up. BIT's 4th Annual World Congress of Orthopaedics-2017[C]. The 19th Scientific Annual Congress of Shanxi Orthopaedic Association, Italy, 2017. 

[9]付君,倪明,陳繼營,等.個性化3D 打印多孔鈦合金加強塊重建重度髖臼骨缺損的早期臨床療效研究 [J].中華骨與關(guān)節(jié)外科 雜志,2018,11(6):402-407.

[10]王濤,任偉平,張志強 .鉭金屬大杯重建嚴(yán)重髖臼骨缺損的早期臨床療效觀察[J].中華關(guān)節(jié)外科雜志(電子版),2018,12(4): 561-566. 

[11]董漢青,徐耀增,耿得春,等.骨小梁金屬髖臼杯在全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用及近期療效[J].中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志, 2016,31(6):571-573.

[12]黃德勇,張亮,蔣毅,等.鉭金屬骨小梁臼杯結(jié)合同種異體骨植骨治療髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)中嚴(yán)重骨缺損[J].中國矯形外科雜志, 2016,34(12):1057-1061. [13]黃勇,周一新,郭盛杰,等.鉭金屬骨小梁臼杯聯(lián)合鉭金屬加強塊重建髖臼嚴(yán)重骨缺損的臨床研究[J].中華關(guān)節(jié)外科雜志(電子版),2015,9(6):732-739. 

[14]劉路坦.3D打印多孔鈦金屬植入物不同孔隙率對骨長入影響的實驗研究[D].蚌埠:蚌埠醫(yī)學(xué)院,2019.

[15]王財儒.多孔鈦合金股骨頭支撐棒的設(shè)計制備及其治療早期股骨頭壞死的實驗研究 [D].西安:第四軍醫(yī)大學(xué),2015. 

[16]黃海.多孔鈦合金表面HA涂層改性及大動物體內(nèi)骨修復(fù)研究[D].西安:第四軍醫(yī)大學(xué),2016.

[17]孫艷征.復(fù)合涂層3D打印鈦骨仿生牙種植體的生物力學(xué)實驗及體內(nèi)實驗研究[D].青島:青島大學(xué),2018. 

[18]鄧威,鄭欣,諶業(yè)帥,等.3D打印多孔鈦材料修復(fù)兔股骨髁骨缺損的實驗研究[J].實驗動物與比較醫(yī)學(xué),2017,37(4):266-272. 

[19]全宸良.兩種新型多孔骨組織工程支架的制備及性能研究[D].北京:解放軍醫(yī)學(xué)院,2017.

[20]章輝.選擇性激光熔覆制備多孔鈦試件及動物實驗研究[D].合肥:安徽醫(yī)科大學(xué),2017.

[21]毛夢蕓.選擇性激光燒結(jié)制備多孔鈦的機械性能與生物相容性研究[D].濟南:山東大學(xué),2016.

[22]趙丹妹,王春仁,韓倩倩,等.3D打印醫(yī)用鈦合金植入物的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展 [J].中國醫(yī)療器械信息,2017,23(3):1-5.

[23]張雷青.基于數(shù)字化設(shè)計和3D打印的頜骨缺損贗復(fù)體修復(fù)及3D打印金屬材料細(xì)胞毒性的初步研究[D].杭州:浙江大學(xué),2016.

[24]董研,彭偉,張雷青,等.基于選擇性激光熔融技術(shù)的贗復(fù)體支架打印及金屬試件細(xì)胞毒性的研究[C].第十一次全國口腔修復(fù)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編,2017:55.

[25]夏志勇,馬康康,李凱,等.3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的短期療效 [J].中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志,2017,32(2):121-124.

[26]Sidambe AT, Figueroa IA, Hamilton HGC, et al. Metal injection moulding of CP-Ti components for biomedical applications[J]. Journal of Materials Processiong Technology, 2012, 212(7): 1591-1597.

[27]Kirkland NT, Birbilis N,Staiger MP. Assessing the corrosion of biodegradable magnesium implants: a critical review of current methodologies and their limitations[J].Acta Biomater, 2012, 8(3): 925-936. 

[28]胡如印.3D打印多孔鈦金屬骨小梁髖臼杯的臨床應(yīng)用、體內(nèi)基礎(chǔ)研究與生物力學(xué)研究[D].南寧:廣西醫(yī)科大學(xué),2018.

[29]賴振權(quán),崔逸爽,陳超,等.新型骨植入材料多孔鉭-骨結(jié)合界面成骨以及相關(guān)成骨因子的表達(dá)及意義 [J]. 中國組織工程研 究,2017,21(18):2789-2795. 

[30]胡可欣,季平,王涵,等.3D 打印多孔鉭種植體對骨整合影響的實驗研究 [J].華西口腔醫(yī)學(xué)雜志,2018,36(3):291-295. 

[31]梅雙.純鈦種植體表面生物礦化構(gòu)建及對骨結(jié)合影響的研究[D].石家莊:河北醫(yī)科大學(xué),2016. 

[32]穆亞星.激光立體成形多孔鈦的生物學(xué)性能的研究[D].西安:第四軍醫(yī)大學(xué),2014.

[33]Wang GH, Fu H, Zhao YZ, et al.Bone integration properties of antibacterial biomimetic porous titanium implants[J]. Transaction of Nonferrous Metals Society of China, 2017(27): 2007-2014. 

[34]李冬梅,劉新暉,李慶星,等.納米級細(xì)胞型組織工程人工骨的構(gòu)建:修復(fù)下頜骨缺損[J].中國組織工程研究,2018,22(14):2146-2151.

[35]李敬.選區(qū)激光熔化成型Ti6Al4V及其多孔結(jié)構(gòu)的工藝與性能研究 [D]. 廣州:華南理工大學(xué),2018. 

[36]孫鈺.新型低彈性模量鈦合金TiNbZrTaSi生物相容性及骨整合能力實驗研究[D].長春:吉林大學(xué),2016. 

[37]侯樂干.醫(yī)用多孔鈦基金屬材料制備及性能研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2013. 

[38]趙冰靜.3D打印Ti-6Al-4V理化性能及生物相容性研究[D].北京:中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院,2016.

[39]楊倩.兩種表面處理種植體鈦離子釋放的體內(nèi)研究[D].桂林:廣西醫(yī)科大學(xué),2017.

[40]蘇儉生.六種牙科鑄造合金金屬離子析出對機體影響的實驗研究[D].上海:同濟大學(xué),2006.

3D 打印骨小梁髖關(guān)節(jié)假體材料在體骨修復(fù)及離子析出中的應(yīng)用
分享到:

來源:醫(yī)療裝備雜志

主站蜘蛛池模板: 郧西县| 巫溪县| 筠连县| 清苑县| 日喀则市| 尚志市| 台安县| 锦屏县| 汉中市| 盐城市| 大邑县| 图片| 崇仁县| 肥西县| 延吉市| 六枝特区| 东丰县| 烟台市| 武山县| 肥西县| 朝阳市| 义马市| 武宣县| 自治县| 山丹县| 彝良县| 裕民县| 垣曲县| 同江市| 长丰县| 横峰县| 昔阳县| 龙江县| 南丹县| 德保县| 仁寿县| 樟树市| 冷水江市| 五指山市| 上犹县| 嘉定区|