目的 设计3D打印多孔钛金属支架并通过有限元分析找出满足大孔径和高抗压强度的结构设计方案.方法 利用计算机Autodesk Inventor软件,设计15种不同孔隙结构的单元钛合金支架模型(5种类型单元体结构,分别为仿钻石-60°、仿钻石-90°、仿钻石-120°、正四面体和正六面体,每种类型单元体结构各有3种孔径,分别为400、600、800 μm)及其15种圆柱体模型(直径20 mm、高度20 mm),通过Autodesk Inventor软件进行有限元分析,简单模拟膝关节处受力类型及大小,转化成Mises等效应力、安全系数及形变位移的比较,分析数据,筛选出大孔径、高抗压强度的设计模型.结果 5种不同孔隙结构的单元结构模型在安全状态下,正向受力时,除正四面体外随孔径增大而最大受力减小;侧向受力时,各单元结构随孔径增大而最大受力减小;扭转受力时,仿钻石-60°和正四面体结构体随孔径增大而最大受力减小,仿钻石-90°结构体随孔径增大而最大受力增大,而仿钻石-120°和正六面体单元结构随孔径增大基本上无变化.在3种受力条件下,所有单元结构随孔径增大而形变位移增大.5种不同单元结构圆柱体模型分别在3种受力时,孔径越大,形变位移越大,Mises等效应力越大,安全系数变化同Mises等效应力相反.综合抗压能力由强到弱的顺序为:正六面体＞正四面体＞仿钻石-120°＞仿钻石-90°＞仿钻石-60°,并且每种类型圆柱体模型中孔径越小,抗压强度越大.结论 孔径大小和孔隙形态是影响支架抗压强度的重要因素.随着孔径(400、600、800 μm)的增大,各结构的强度均有所降低.正六面体、正四面体和仿钻石-120°结构模型能够满足大孔径和高抗压强度的条件.

目的 观察支架精显技术指导颅内支架辅助弹簧圈栓塞动脉瘤的效果.方法 选择2020-01-2022-01济宁医学院附属医院神经外科收治的92例颅内动脉瘤患者,随机数字表法将患者分为2组,对照组(n=46)在数字减影血管造影技术(DSA)指导下采用支架辅助弹簧圈栓塞治疗,观察组(n= 46)在支架精显技术指导下采用支架辅助弹簧圈栓塞治疗.对比2组手术时间、成像质量、栓塞效果、神经预后、并发症和复发情况.结果 观察组手术时间短于对照组[(1.05±0.20)h比(1.61±0.32)h,P＜0.05)],镍钛金属丝伪影评分低于对照组[(1.06±0.20)分比(1.23±0.21)分,P＜0.05)],镍钛金属丝显影、双螺旋显影评分高于对照组[(1.32±0.25)分比(0.95±0.16)分,(1.52±0.32)分比(1.31±0.21)分,P＜0.05)],动脉瘤栓塞效果优于对照组(P＜0.05),术后6个月末次随访改良Rankin量表(mRS)评分[(2.20±0.38)分比(2.42±0.39)分,(2.25±0.36)分比(2.52±0.41)分,P＜0.05]及脑梗死、颅内动脉瘤复发发生率(0 比8.89%、0比11.11%)低于对照组(P＜0.05).结论 支架精显技术指导颅内支架辅助弹簧圈栓塞动脉瘤可提高支架可视度和栓塞效果,降低脑梗死并发症和颅内动脉瘤复发风险,改善患者神经预后.

目的 以3D打印支架为基体,构建抗骨感染材料并对其进行优化,制备个性化抗感染的骨内植物材料,探究其结构和组成对抗感染效果的影响.方法 利用选择性激光烧结3D打印技术,构建v-PMMA-Ti支架,并测量v-PMMA-Ti支架的组成成分.通过扫描电子显微镜进行支架微结构形态观察.用微孔板高灵敏度分光光度计检测抗生素的释放量.利用琼脂扩散法测定细菌抑菌圈直径.MTT法检测细胞活力和增殖情况.使用Instron 4502单轴测试系统进行支架机械性能测试.结果 在v-PMMA-Ti支架中载药抗生素骨水泥可平稳地释放万古霉素,v-PMMA-Ti支架释放速度(2.26±0.19)mg较v-PMMA支架释放速度(0.76±0.21)mg更快,两组相比,差异有统计学意义(P=0.02).v-PMMA-Ti支架生物力学性能(0.28±0.04)GPa较v-PMMA支架(0.13±0.03)GPa,(P=0.03)更好.同时,v-PMMA-Ti支架有良好的组织相容性,三种支架未见明显的细胞毒性.结论 作为药物载体,v-PMMA-Ti支架将万古霉素,骨水泥和金属钛有机结合,与v-PMMA支架相比,抗菌效果更好.此外,其机械性能也相对稳定,v-PMMA-Ti支架有望成为高效、可靠和简便的抗骨感染材料.

背景:植入物的感染仍然是严重的骨科术后不良反应.铜是一种目前已知具有抗菌性能的金属.研究表明,通过纳米技术制备纳米结构金属可以促进成骨细胞在体内的黏附、增殖和骨结合.临床上最常见的重要植入物相关病原菌-金黄色葡萄球菌,是用来测试抗菌性能的钛-铜合金纳米管.目的:观察钛-铜合金纳米管的抗菌能力及对成骨细胞功能的影响.方法:实验将不同材料(纯钛、钛纳米管及5％-钛铜合金纳米管)与小鼠成骨细胞(MC-3T3-E1)共培养6,24 h,观察细胞在支架上的黏附和增殖.比较了钛-铜合金纳米管、纯钛纳米管和纯钛的抗菌性能.在各组材料形貌表面种植成骨细胞检测其生物相容性,在各组材料表面种植金黄色葡萄球菌检测其抗菌性能.结果与结论:①扫描电镜可见,钛纳米管和钛-铜合金纳米管表面良好的细胞黏附性,小鼠成骨细胞形态良好,排列规则;纳米管组细胞增殖情况优于纯钛组,而钛-铜合金纳米管与钛纳米管组差异无显著性意义;②细菌黏附实验显示,与钛铜合金纳米管相比,钛金属和TiO2纳米管上的细菌数量更多;③结果证实,钛-铜合金纳米管对细菌黏附具有良好的抑制作用,不影响成骨细胞的生物功能.

钽金属具有良好的生物相容性和机械特性,其骨诱导性和骨传导性优于钛金属,被认为是理想的骨内植体材料.多孔钽涂层因具备理想的孔隙率、弹性模量、摩擦系数,并能有效诱导骨组织内生,成为近年来的研究热点之一,在骨科和口腔科的临床治疗中也逐步得到应用.不仅如此,在骨内植体材料领域,钽作为纳米结构涂层材料、多孔支架材料、合金材料等所显示出的促成骨特性受到关注.鉴于此,作者就钽在不同应用中的表现作一综述,意在为其未来的研发和应用提供有价值的参考.

目的 分析纳米钛银合金纳米管复合物的生物相容性.方法 首先采用熔融法制备钛银合金(3％的银含量),然后通过阳极氧化技术在钛银合金表面制备纳米管.采用扫描电镜实验方法观察复合物的表面形貌.采用钛银合金及钛银合金纳米管和商业钛金属分别与成骨细胞共同培养方法,扫描电镜下观察细胞在支架上的黏附、增殖及凋亡.采用细胞毒性实验(MTT)实验方法检测金属的相容性.结果 通过改变阳极氧化条件能制备不同表面形貌的钛银合金纳米管,将钛银合金及钛银合金纳米管和商业钛金属分别与成骨细胞共同培养3天后,倒置显微镜观察金属材料周围的成骨细胞生长情况,发现钛银合金纳米管及钛银合金周围细胞增殖与商业钛金属无明显差异.同时通过扫面电镜观察细胞在金属材料上的生长增殖情况,细胞在钛银合金纳米管上生长良好,可见大量细胞伪足附着于其上.同时通过细胞毒性实验(MTT),发现钛银合金纳米管及钛银合金与商业钛金属之间无明显差异.结论 钛银合金纳米管具有良好的生物相容性.

背景:脂肪来源干细胞获取便捷且具有显著的成骨分化能力,被认为是骨缺损修复的理想种子细胞.然而骨组织工程学的研究进展揭示,生物支架材料改性能够直接调控干细胞的成骨分化.目的:综述能够调控脂肪来源干细胞成骨分化效果的各种生物支架材料.方法:由第一作者通过检索中国知网、万方、维普、PubMed、Embase和Web of Science数据库2016年1月至2019年5月发表的相关文献,检索词为"脂肪干细胞,支架材料,成骨,金属,钛;Adipose derived stem cels,scaffold,osteogenic,metal,Ti",最终选取符合标准的文献62篇.结果与结论:用于骨组织工程的支架材料分为无机材料、天然高分子材料、合成高分子材料3类,无机材料包括羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃、钛金属、镁金属,天然高分子材料包括胶原、丝素蛋白、壳聚糖,合成高分子材料包括聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物-聚乳酸-羟基乙酸共聚物.设计能与细胞相互作用以指导其生物反应和骨分化的材料研究一直层出不穷,但如何营造更安全、更合理、更贴近生物体内的细胞的生长微环境仍然面临着很多困难.对生物支架材料的改性能够直接调控干细胞的成骨分化,同时成骨诱导之外的血管化及植入后的感染也是需要关注的问题.

目的:探讨应用3D打印个性化多孔钛金属支架重建髋臼骨缺损的可行性、安全性、初始稳定性及中期临床疗效.方法:采用3D打印个性化多孔钛金属支架重建12例髋臼骨缺损患者,利用计算机对患者髋臼骨缺损进行三维建模,设计个性化多孔钛金属支架模型,再利用钛合金3D打印完成个性化支架的实体加工成型,并对实体部件进行喷砂、超声波振荡、高温处理、消毒等后处理.通过髋关节外侧入路显露髋关节,植入个性化髋臼支架,记录手术时间、术中出血量及并发症发生情况.术后门诊随访,分别采用视觉模拟度量表(visual analogue scale,VAS)和Harris功能评分评估患髋局部疼痛和髋关节功能情况,结合髋关节X线及CT扫描分析髋关节力线恢复情况,骨缺损与支架的匹配度和包容性.结果:12例手术时间1.1～3.5 h,平均(2.23±0.7)h;术中出血量150～820 mL,平均(406.67±219.29) mL;随访时间为12～26个月,平均15.33个月,患者关节功能恢复满意,VAS评分由术前(5.17±1.53)分下降至术后1年(1.67±0.78)分(t=9.225,P＜0.001),Harris功能评分由术前(47.67±7.15)分升高至术后1年(86.75±4.52)分(t=-27.380,P＜0.001).术后复查髋关节X线及CT扫描显示:关节假体位置良好、关节力线恢复满意,髋臼骨缺损区与金属支架之间紧密接触、无松动.结论:3D打印个性化多孔钛金属支架能够重建髋臼骨缺损,增加髋关节的初始稳定性,降低髋关节重建术的手术难度,术后髋关节功能恢复良好.

背景:颅颌面骨缺损的修复仍面临严峻挑战,骨再生理念的引入为该问题指明了新的方向.脂肪来源干细胞获取便捷且具有显著的成骨分化能力,被认为是颅颌面骨再生的理想种子细胞.目的:综述影响脂肪干细胞成骨分化的因素及其在颅颌面骨再生的研究进展,以期为脂肪干细胞促进颅颌面骨再生的进一步研究提供思路.方法:计算机检索PubMed数据库、万方数据库、CNKI期刊全文数据库2013年1月至2020年2月收录的相关文献.检索词为"adipose-derived stem cells;cranio-maxillofacial;oral tissue regeneration;periodontal tissue regeneration;bone regeneration;bone defects;osteogenesis",最终纳入88篇文献进行归纳总结.结果与结论:脂肪干细胞能够分化为成骨细胞,可以大量获取,体外扩增能力强,在颅颌面骨再生中具有广阔的应用前景.miRNAs/microRNAs参与了脂肪干细胞的成骨分化,脂肪干细胞与其他细胞共培养、与富血小板血浆联合应用、与改性的钛金属联合应用、应用基因技术等均是提高其成骨分化的有效手段.相较于常规体外支架,脂肪干细胞复合可注射性支架在成骨方面显示出更大的潜力.脂肪干细胞修复颅颌面骨缺损在临床中取得了一定进展,但仍缺乏大规模临床试验的证实.

背景:目前单一生物支架材料难以满足骨组织工程的成骨需要,骨髓间充质干细胞具有优良的成骨特点,复合支架材料及复合生长因子的支架具有更优良的成骨能力,是目前研究的热点.目的:对不同生物支架材料及其改型后促进骨髓间充质干细胞成骨分化进行综述.方法:由第一作者通过检索中国知网、万方、维普、PubMed、Embase数据库2014年1月至2020年7月发表的相关文献,检索词为"骨髓间充质干细胞,支架,成骨分化,羟基磷灰石,胶原,壳聚糖;Bone marrow mesenchymal stem cells,scaffold,osteogenic,hydroxyapatite,collagen,chitosan",最终选取符合标准的文献69篇.结果 与结论:骨组织工程的飞速发展可有效解决骨缺损修复的难题,种子细胞和生物支架材料是骨组织工程的核心内容.骨髓间充质干细胞具有优良的成骨分化能力,被广泛应用于骨组织工程.将不同的支架材料复合,利用先进的制备工艺或者进行支架的表面修饰、添加生长因子等可充分结合各种生物支架材料的优点,诱导骨髓间充质干细胞的成骨分化和支架血管的形成,达到修复骨缺损的目的,是骨组织工程的研究热点.