目的:探讨骨置入物表面仿生矿化微纳拓扑结构载碘涂层的抗菌与成骨性能。方法:首先，在钛合金（Ti6Al4V）片表面通过碱热反应构建钛酸氢钠的纤维网状结构，标记为碱蚀（AT）组；然后，在改良模拟体液中仿生矿化形成高比表面积的微纳拓扑结构，标记为碱蚀后仿生矿化（AT-CaP）组；最后，负载聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）构建新型抗菌骨整合涂层，标记为碱蚀后仿生矿化载碘（AT-CaP-PVPI）组。每组3次平行实验，在涂层表面观察金黄色葡萄球菌的形貌和数量，检测其体外抗菌性能。取15只SD雄性大鼠，随机分为3组（ n=5）：AT组、AT-CaP组、AT-CaP-PVPI组，在大鼠股骨下端髓腔内注射金黄色葡萄球菌后，分别置入经AT、AT-CaP及AT-CaP-PVPI涂层处理的钛棒。比较3组大鼠术后4周股骨置入物表面的成骨状态、新生骨量体积比及骨小梁数目等。 结果:体外实验结果显示：AT组和AT-CaP组涂层表面细菌保持其固有的椭圆球形或圆球形，细菌处于良好的存活状态；而AT-CaP-PVPI组涂层表面细菌出现膜变形凹陷，有些细菌已经完全破裂、溶解，大量细菌死亡。体内实验结果显示：AT组置入物周围几乎无新生骨形成；AT-CaP组置入物周围散在分布新生骨，但是新生骨分布不连续；AT-CaP-PVPI组置入物周围可见大量新生骨，且新生骨分布均匀，无感染迹象。AT-CaP-PVPI组置入物表面新生骨量体积比和骨小梁数目分别为0.453±0.206和6.055±0.536，均显著高于AT组（0.046±0.028、1.667±1.249）和AT-CaP组（0.188±0.052、3.804±0.889），差异均有统计学意义（ P<0.05）。 结论:置入物表面仿生矿化微纳拓扑结构载碘涂层具有较强的抗菌能力和较好的骨整合活性。

骨折或骨组织病变引起的骨缺损的治疗一直是骨科领域的难题,植入高性能钛合金假体是治疗骨缺损的有效方法,3D打印技术可以制造多孔结构的低模量钛合金植入物,为上述问题提供较好的解决方案,这种技术设计便捷,在制作骨科植入物方面具有巨大优势.该文采用3D打印技术中的电子束熔融制造了2种Ti-6Al-4V假体样品,包括实体结构骨盆假体和多孔结构骨盆假体.假体力学性能的研究得出棒状拉伸试样的屈服强度和抗拉强度分别为894 MPa 和956 MPa,而多孔骨盆假体的压缩模量和抗压强度分别为55 GPa 和65.2 MPa.L929细胞毒性试验和MC3T3-E1细胞黏附试验的结果表明假体样品具有良好的生物相容性.采用新西兰大白兔制备股骨髁空腔缺损模型,并植入2种骨盆假体.植入4周后的显微CT扫描结果显示,骨钻引起的骨缺损已经愈合,骨盆假体的多孔结构在孔内形成了一种新的骨小梁结构.总之,3D打印的Ti-6Al-4V骨盆假体具有良好的力学性能,生物相容性和促进新骨生长能力.

探讨 peek 棒结合椎弓根钉非融合内固定治疗腰椎间盘突出症(Lumbar Herniated Disc LDH)的临床价值.方法:将2018年6月-2020年5月我院收治40例LDH患者,按抽签法随机分为2组,各20例.对照组给予钛合金纵连杆结合椎弓根钉融合内固定治疗,观察组给予peek棒结合椎弓根钉非融合内固定治疗,对比2 组术后1 个月、3 个月及12 个月时视觉模拟评分法( VAS )评分、Osewestry 功能障碍指数( ODI)评分、椎间高度、腰椎活动度的变化,并对比2组内固定松动、脱落及断裂等并发症的发生率,患者手术时间和出血量及住院费用,生活质量评分,治疗满意度.结果:术后1个月、3个月及12个月时,观察组VAS、ODI评分均低于对照组,差异有统计学意义( P<0 . 05 );术后12个月时,观察组椎间高度低于对照组,但能保留一定的活动度,差异有统计学意义(P<0. 05);观察组并发症发生率较对照组低(5. 00% vs 35. 00%),差异有统计学意义(P<0. 05);患者完成手术后,发现观察组患者手术时间,术中出血量和住院费用均显著低于对照组,差异均有统计学意义(P<0. 05);经过治疗后,2组患者生理功能和总体健康,及情感职能,活力和心理健康所有评分较治疗前均有明显提高,且观察组患者这些指标提高均明显高于对照组,差异均有统计学意义(P<0. 05);经过治疗后,观察组患者对治疗的满意度为95. 00%,明显高于对照组患者对治疗的满意度70 . 00%,差异有统计学意义( P<0 . 05 ).结论:peek棒结合椎弓根钉非融合内固定治疗LDH的效果显著,可有效维持责任椎间高度,保留一定的椎间活动度,减少术后并发症的发生,减少患者手术时间和术中出血量,提高其生活质量,减轻患者手术创伤和医疗负担,提高其对治疗的满意度,值得在临床上推广和应用.

背景:研究表明钛合金材料具有良好的生物相容性,便于加工合成为合适孔径的多孔结构,将其用于踝关节损伤中效果理想,但其生物力学性能尚不明确.目的:探讨多孔钛合金支撑棒在踝关节损伤中的应用效果及生物力学性能.方法:取健康Beagle犬30只,利用止血钳挑起并暴力拉断外侧副韧带,建立踝关节损伤模型.实验分为2组:对照组(n=15)和实验组(n=15).利用CAD设计多孔钛合金棒三维模型,并将其输入到EBM S12系统中,将Ti6A14V粉末放入机器中并进行逐层熔融,最终制备成直径为4 mm、长度为12 mm的多孔圆柱状棒体.对照组采用常规方法修复,多孔钛合金支撑棒组将多孔钛合金支撑棒植入损伤处,比较2组犬踝关节肿胀程度、修复优良率、电生理学指标及生物力学性能.结果与结论:①2组修复前患侧踝关节周径无明显差异(P > 0.05);多孔钛合金支撑棒组修复后1、2及3周,患侧踝关节周径均显著低于对照组(P < 0.05);②多孔钛合金支撑棒组修复后3个月的优良率显著高于对照组(P < 0.05);③2组Beagle犬修复前患侧外侧副韧带体感诱发电位和肌电图潜伏期、波幅比较无明显差异(P > 0.05);多孔钛合金支撑棒组修复后3个月,患侧外侧副韧带体感诱发电位和肌电图的潜伏期显著短于对照组(P < 0.05);而体感诱发电位和肌电图的波幅显著高于对照组(P < 0.05);④与对照组相比,多孔钛合金支撑棒组的最大桡度、弹性桡度、破坏桡度无明显差异(P > 0.05);而最大载荷、弹性载荷、破坏载荷及刚性系数显著提高(P < 0.05);⑤结果提示,将多孔钛合金支撑棒应用于踝关节损伤的治疗,具有较好的修复效果,且有助于改善踝关节生物力学性能.

[目的]评估直径3.2 mm PEEK棒应用于羊颈椎固定的生物力学稳定性,对比PEEK棒与传统钛合金棒固定的生物力学特点.[方法]取6具新鲜羊C3、4椎体标本,通过非损伤性加载方式分别对完整标本、失稳标本、PEEK棒固定标本、钛合金棒固定标本进行生物力学测试.记录在垂直压缩方向的压缩位移及刚度、椎体前缘微应变,以及前屈、后伸、左右侧弯四个方向的移动度.[结果] PEEK棒固定组和钛合金棒固定组各方向移动度均较完整组减小(P＜0.05),在左右侧弯方向,PEEK棒固定组移动度大于钛合金棒组(P＜0.05).轴向压缩实验显示,两种固定后较完整组刚度均有显著增加(P＜0.05),PEEK棒固定组刚度小于钛合金棒固定组(P＜0.05).颈椎前缘应变结果显示,钛合金棒固定组椎体前缘应变显著低于完整组及PEEK棒固定组(P＜0.05),PEEK棒固定组应变与完整组未见显著差异.[结论]直径3.2 mm的PEEK棒可以满足离体羊颈椎即刻生物力学稳定的要求,其较钛合金棒固定增加了椎间应力,有利于促进骨性融合.

目的 分析比较含有金属植入物的12-bit和16-bit CT图像应用不同算法下剂量的差异.方法 将钛合金棒插入模体中,CT下进行扫描,重建图像得到12-bit和16-bit图像.通过网络传输到Monaco计划系统,设计一个0°的单野,分别用PB算法,CC算法和MC算法计算剂量分布;扩展CT-ED曲线,重新计算剂量.使用Matlab 8. 3数据处理软件获取沿射野方向通过金属植入物中心点的深度剂量曲线,对比12-bit和16-bit图像不同算法的剂量分布曲线和距金属植入物入射面与出射面不同距离处的剂量差异.并使用指形电离室进行测量.结果 16-bit CT图像能准确读出金属植入物的CT 值,扩展 CT-ED 曲线后,相对于 MC 算法,PB 算法在金属植入物入射面的剂量降低了5. 43%,而在出射面处剂量升高了25. 56%,在出射面后方剂量比MC算法结果高. CC算法降低了金属植入物入射面的剂量达4. 5%,出射面处的剂量降低了4. 31%,在出射面后方降低的更多. MC算法的计算值与测量值最接近.结论 对含有金属植入物的放疗患者,使用16-bit CT图像并扩展治疗计划系统的CT-ED曲线,并利用MC算法可以提高剂量计算的精确度.

目的 探讨不同材料、不同预弯弧度矫形棒在青少年特发性脊柱侧凸(AIS)矢状面重建中的作用.方法 建立从T1到骨盆的AIS非线性有限元仿真模型.在建立的有限元模型上进行模拟手术,分别设定矫形棒的属性为钛合金和钴铬合金,比较2种材料在28°预弯弧度时对矢状面重建的效果以及螺钉拔出应力的差异.进一步探讨当预弯弧度为40°时,钛合金棒对矢状面重建的影响.结果 建立了完整的AIS仿真三维有限元模型,模型包括691 271个单元.其中实体单元、壳单元以及仿真单元计数分别为667 459、62 838和575.在28°预弯弧度下,钴铬合金比钛合金能够更好地矫正AIS矢状面后凸,但是钴铬棒组螺钉拔出应力显著增加.当预弯弧度为40°时,钛合金棒对矢状面后凸矫正效果显著优于预弯弧度为28°时,同时螺钉拔出应力显著增加.结论 采用强度较大的钴铬合金棒及适当加大矫形棒预弯弧度有助于矢状面力线的恢复,但也会导致螺钉拔出应力增加.

目的:建立退行性脊柱侧凸矫正术后三维有限元模型并对其进行仿真分析,得出钉-棒系统的应力分布情况,根据钛合金钉棒的屈服强度确定患者术后活动度.方法:选取4例已完成矫形手术但钉棒并未取出的患者,分别采取了不同内固定方案(A方案,T10～S1共17枚螺钉固定,横向连接位于矫形区上方;B方案,L2～S1共12枚螺钉固定;C方案,T10～S1共14枚螺钉固定,横向连接位于矫形区下方;D方案,T10～S1共19枚螺钉固定,卫星棒跨L1～S1固定加强,横向连接位于矫形区上方).分别对4例患者的脊柱进行CT扫描,通过CT图像建立完整的三维有限元模型,对三维模型进行加载,模拟人体前屈后仰、左右弯曲、左右旋转六种工况,分析各个工况下钉-棒系统应力分布.对钉棒进行敏感度分析,并根据钛合金钉棒的屈服强度及敏感度曲线确定患者术后的活动度.结果:成功建立了退行性脊柱侧凸矫正术后三维有限元模型,钉棒所受应力集中于钉尾与钉身交界处以及钉尾与矫形棒连接处.A、B、C、D四种内固定方案前屈后仰的活动度分别约为22°、30°、45°、30°;左右弯曲分别约为19°、28°、34°、32°;左右旋转分别约为21°、20°、42°、24°.结论:退行性脊柱侧凸矫正术后有限元模型的建立及应力分析能为退行性脊柱侧凸生物力学研究提供借鉴意义,并为手术方案的制定及患者术后活动度预测提供一定的理论基础.

目的 采用三维有限元分析法建立胸腰椎模型,比较保留椎弓根下壁截骨术及SRS-Schwab四级截骨术在前屈、后伸、旋转及侧弯时钉棒系统和椎体前缘内植物的应力及整体脊柱力的传导和分布.方法 利用CT数据建立正常男性脊柱T11～L3模型,以L1为拟手术椎体,建立SRS-Schwab四级截骨术式(A术式)、保留1/3椎弓根下壁截骨术式(B1术式)、保留1/2椎弓根下壁截骨术式(B2术式)三维有限元模型,采用钛笼支撑椎体前缘.比较A、B1、B2术式三维有限元模型在前屈、后伸、旋转、侧弯时的总应力、各椎间隙的活动度、各内植物的应力情况,以及钛笼植入区域、剩余椎体部分、椎体剩余附属结构及钉棒系统3个部分分别的应力情况.结果 在前屈、后伸、旋转和侧弯时,B2术式的总应力最小(205.6 MPa),其次为B1术式(207.0 MPa),A术式最大(217.0 MPa).3种术式间各椎间隙活动度情况相似.内植物应力分析结果显示,B2术式在前屈、后伸、旋转及侧弯活动时,前路钛笼植入区域和后路椎体剩余附属结构及钉棒系统的应力均最小,分别为22.2、187.7、105.8、141.6和75.4、168.4、75.9、214.8 MPa;A术式均最大,分别为27.3、241.8、133.4、188.0和97.5、216.4、98.5、243.0 MPa,均远小于钛合金的屈服应力和拉伸极限(分别为760、860 MPa).结论 保留椎弓根下壁截骨术式(保留1/2椎弓根下壁)在减少手术节段应力方面具有优势,尤其是其可以减少内植物的应力,从而降低断钉断棒风险,但在保留椎间隙活动度方面与SRS-Schwab四级截骨术式相似.

背景:目前切开复位内固定是治疗MasonⅡ型桡骨头骨折的有效方法,内固定的选择有螺钉、微型钢板、克氏针、可吸收棒或钉等,临床疗效报道不一致.目的:对比可吸收棒或钛合金螺钉内固定治疗Mason Ⅱ型桡骨头骨折的临床疗效.方法:选择2016年1月至2017年2月四川省人民医院收治的桡骨头骨折患者25例,其中男16例,女9例,年龄38-61岁,均进行切开复位内固定治疗,其中13例的内固定材料为钛合金螺钉,另12例的内固定材料为可吸收棒.术后随访拍摄X射线片,确定骨折愈合时间.末次随访时,对比两组目测类比评分、肘关节活动度及肘关节功能Mayo评分与Broberg-Morrey评分.该研究已通过四川省医学科学院·四川省人民医院伦理委员会的审批.结果 与结论:①可吸收棒组、钛合金螺钉组的骨折愈合时间分别为(2.35±0.92),(2.10±0.47)个月,组间比较差异无显著性意义(P＞0.05);②末次随访时,两组间肘关节功能Mayo评分与Broberg-Morrey评分比较差异均无显著性意义(P＞0.05);③末次随访时,两组间肘关节屈曲、伸直、旋后、旋前角度比较差异均无显著性意义(P＞0.05);④末次随访时,两组目测类比评分比较差异均无显著性意义(P＞0.05);⑤结果表明,可吸收棒与钛合金螺钉治疗Mason Ⅱ型桡骨头骨折的临床疗效相似,但可吸收棒避免了二次手术取出内固定及应力性遮挡等情况.