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3D打印多孔钛与钛合金及多孔钽骨科植入物的性能比较及应用展望
编辑人员丨6天前
3D打印技术制备复杂形态骨科金属植入物具有快速、高效的特点,而钛及钛合金是目前3D打印金属植入物最常用的原材料。3D打印多孔钛及钛合金假体具有生物相容性好、高比强度、低弹性模量的特点,相关临床试验证明其支撑可靠,骨修复效果良好。钽金属具有与钛金属类似的理化性质,相关研究显示其具有良好的骨诱导性。近年来,3D打印技术制备个性化多孔钽金属假体也越来越被关注,但现有相关研究仍有限。本文通过对既往国内外关于多孔钛和多孔钽的研究报道进行回顾,从制造工艺、机械性能、生物相容性、表面改性、骨整合效应和临床应用及钛合金方面对两类多孔金属的性能进行比较,同时展望了多孔钛和多孔钽相关骨科个性化置入产品在未来的应用前景。
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编辑人员丨6天前
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钽涂层对骨髓间充质干细胞的黏附增殖及成骨分化的影响
编辑人员丨6天前
目的:探讨钽涂层金属在体外促进大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附、增殖及成骨分化方面的作用。方法:在体外取6只6周龄SD大鼠BMSCs进行原代培养至第3代,使用化学气相沉积系统自行制备钽涂层金属。然后进行流式细胞术鉴定、BMSCs三向诱导、荧光染色、细胞增殖检测及实时荧光定量聚合酶链反应技术(Q-PCR)试验。观察比较BMSCs在钛合金圆片(Ti6Al4V组)和钽金属圆片(Ta组)表面黏附的BMSCs数量、增殖速率、成骨细胞特异性转录因子(OSX)、Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨粘连蛋白(OSN)和骨桥蛋白(OPN)的表达情况。结果:流式细胞术结果显示CD44 (94.55%)、CD90 (95.01%)、CD34 (0.06%)。诱导成骨分化14 d后碱性磷酸酶(ALP)染色阳性;诱导成骨分化21 d后出现茜素红钙化结节;成脂诱导21 d后油红O染色呈阳性;成软骨诱导21 d后阿利新蓝染色评估有软骨形成能力。激光共聚焦显微镜结果显示BMSCs在Ti6Al4V组和Ta组金属圆片表面贴附生长,细胞间互相接触、聚集成片,Ta组金属圆片上黏附的BMSCs数量明显多于Ti6Al4V组,并且具有更好的延展性能。细胞增殖检测结果发现,分别共培养1、3、5、7 d后Ta组BMSCs的增殖速率明显快于Ti6Al4V组,差异均有统计学意义( P<0.05)。Q-PCR结果发现,与Ti6Al4V组相比,体外培养7 d后Ta组金属圆片更能促进OSN和OPN的表达,差异有统计学意义( P<0.05);体外共培养21 d后,Ta组金属圆片更能促进OSX、RUNX2、OSN和OPN的表达,差异均有统计学意义( P< 0.05)。 结论:相比于传统的骨科植入物钛合金而言,钽涂层金属能够更好地促进BMSCs的黏附,增殖和成骨分化。
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编辑人员丨6天前
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多孔钽金属治疗大鼠颅骨缺损的早期疗效
编辑人员丨6天前
目的:探讨多孔钽金属治疗大鼠颅骨缺损的早期治疗效果。方法:采用钻孔法制备大鼠颅骨缺损动物模型,采用随机数字表法将大鼠分为对照组,钽金属植入组,每组6只。通过小动物成像X光实验检测多孔钽金属注入情况;通过翻红O固绿染色及苏木精-伊红(HE)染色观察骨缺损处骨再生;通过多孔钽金属与骨髓间充质干细胞(BMSC)共培养探究其生物相容性,通过扫描电镜观察BMSC共培养情况;通过噻唑蓝(MTT)法检测多孔钽金属生物毒性。结果:多孔钽金属植入2周后与周围骨组织结合紧密,未见明显炎性反应。小动物成像X光结果显示钽金属孔隙间可见新生骨长入,促进骨缺损再生修复。组织学切片HE染色钽金属四周未见明显炎性反应,金属孔隙间血细胞聚集,促进骨痂形成;翻红O固绿染色可见新生骨长入金属间,多孔钽金属与骨连接紧密,未见免疫排斥反应。MTT检测实验结果显示正常培养组1、3、5 d后的吸光度值与钽金属共培养组比较,差异无统计学意义(0.177±0.010比0.185±0.010、0.434±0.001比0.449±0.002、0.776±0比0.785±0, t=0.303、1.924、1.266, P>0.05),培养7 d后钽金属共培养组细胞增殖高于正常培养组(1.39±0.03比1.23±0.02, t=12.290, P<0.01),差异有统计学意义。扫描电镜结果提示多孔钽金属生物相容性强,BMSC围绕钽金属生长,全包围多孔钽金属,细胞相互交织,生长状况良好。 结论:多孔钽金属植入大鼠颅骨缺损处促进和引导骨生长和骨修复。
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编辑人员丨6天前
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不同长度胫骨柄的胫骨侧骨缺损翻修假体的有限元分析
编辑人员丨6天前
目的:探讨不同胫骨柄长度的膝关节翻修胫骨侧骨缺损定制化假体的力学性能。方法:建立形态匹配的骨缺损翻修术后有限元模型,按骨缺损程度为三个梯度(缺损深度分别为15、30、45 mm),分别使用80、120、150 mm三种长度的3D打印钽金属填充物重建。常规静态和动态(步行步态)加载,分析胫骨受力及假体界面累积滑移峰值,评估三种不同胫骨柄长度对定制胫骨缺损修复体稳定性及胫骨内应力状态分布。结果:动态加载形态匹配的修复体模型累积滑移峰值为17.94~21.31 mm,较静态加载的10.26~11.69 mm增大68.0%~84.3%。动态加载的胫骨应力峰值为170.41~200.14 MPa,大于静态加载的132.94~143.88 MPa,增加28.0%~49.2%。修复体模型整体滑移值从胫骨截骨面开始逐渐变小,静态加载累积峰值滑移值为10.26~11.69 mm、动态加载为17.94~21.31 mm。胫骨前外侧及内后侧的骨组织应力从上到下逐渐升高,各个截面的最大应力值均在胫骨后内侧(最大值为200.14 MPa)。胫骨外侧骨组织应力最高值受胫骨柄的影响导致出现的位置不同,是受到应力遮挡影响最大的区域(最大值为170.65 MPa)。结论:对形态匹配的钽金属定制化修复体的稳定性评估,符合生理的步态动态加载研究较静态加载更为可靠;胫骨柄长度选择要综合修复体模型累积滑移量与胫骨应力分布因素而定。
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编辑人员丨6天前
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髋关节翻修中骨盆不连续的评估与重建
编辑人员丨6天前
随着接受全髋关节置换术的患者数量不断增加及术后假体生存期不断延长,各种原因导致全髋关节置换术后假体固定失败翻修病例数量也在不断上升。全髋关节置换术后因各种原因导致失败者接受翻修时最主要的问题是存在不同程度的骨缺损,其中慢性骨盆不连续是髋臼翻修中最复杂、最严重的骨缺损,也是髋臼翻修最复杂、最具挑战性的难题。髋臼残余骨量、髋臼骨床成骨能力、骨盆不连续的愈合是决定治疗成功的三大要素。对慢性骨盆不连续患者进行精确的术前评估和计划,根据不同的骨缺损特点选择同种异体骨植骨结合非骨水泥半球形臼杯、髋臼植骨结合防内突髋臼重建杯、半球形非骨水泥臼杯结合多孔金属垫块、Cup-cage技术、定制型三翼髋臼假体重建技术或骨盆牵引结合多孔钽金属杯重建等技术,是目前骨盆不连续重建的常用方法。
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编辑人员丨6天前
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聚醚酮酮及其复合材料用于骨科植入物的研究进展
编辑人员丨6天前
聚醚酮酮(polyetherketoneketone,PEKK)是一种在主链结构中含有两个酮键和一个醚键的重复单元的半晶体线性热塑性聚合物,具有接近人体天然骨的弹性模量、生物相容性和良好的化学稳定性、射线可透性、与MRI兼容等优点,是制备骨科植入物的新型生物材料,但其表面疏水性及生物惰性限制了其应用。通过特定的材料制备工艺制造出既能保留甚至提升PEKK原有性能又能提高其骨生物活性的复合材料是当前骨科植入物的研究热点。PEKK复合生物陶瓷(如羟基磷灰石、氮化硅)以及生物相容较好的金属(如钽、铝和钛)制备的复合材料,不仅保持了与人体骨骼相似的弹性模量、提升了硬度,还改善了生物相容性、增加了抑菌性能及促进骨整合等能力,在骨科植入物领域非常有发展潜力。通过检索PubMed、Embase、ScienceDirect、中国知网及万方数据库中有关PEKK及其复合材料在生物医学领域中的应用研究,分析近年来PEKK及经过不同改性策略(如掺杂混合物改性、表面磺化改性、3D打印以及表面沉积技术处理等方法)的复合材料的特性、优势及不足,为制备满足临床需求的具有多种功能的骨科植入物提供参考。
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编辑人员丨6天前
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血管紧张素Ⅱ/乳脂肪球表皮生长因子8信号通路调控人脐静脉内皮细胞基质重构的作用及分子机制
编辑人员丨6天前
目的:探讨血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)/乳脂肪球表皮生长因子8(MFG-E8)信号通路在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)基质重构调控中的分子生物学机制。方法:利用实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)实验对AngⅡ和MFG-E8浓度进行筛选,根据实验需求在AngⅡ和MFG-E8浓度筛选实验中分为5组,阴性对照组(DPBS)、AngII 0.1 μmol/L、AngII 1.0 μmol/L、MFG-E8 50.0 μg/L、MFG-E8 100.0 μg/L。并利用RT-qPCR和蛋白质印迹法(Western blot)检测AngⅡ和MFG-E8的相互作用关系及对下游基因单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)和转化生长因子-β1(TGF-β1)表达的影响。两组间比较采用 t检验,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用SNK- q检验。 结果:在脐静脉内皮细胞中,1 μmol/L的AngⅡ或100 μg/L MFG-E8能够促进AngⅡ mRNA的表达(1.62±0.30、2.25±0.36比1.00±0.00, t=3.606、6.015, P<0.05),差异有统计学意义。0.1 μmol/L或1.0 μmol/L的AngⅡ(1.27±0.11、1.58±0.14比1.00±0.00, t=4.320、6.887, P<0.05),以及50.0 μg/L或100.0 μg/L的MFG-E8能够促进MFG-E8的表达(1.90±0.09、2.77±0.07比1.00±0.00, t=17.240、43.130, P<0.05),差异有统计学意义。通过AngⅡ刺激HUVECs细胞建立血管高压模型,结果显示,AngⅡ能够显著促进HUVECs内AngⅡ、MFG-E8以及TGF-β1 mRNA的表达(1.62±0.13、4.27±0.47、1.56±0.11比1.00±0.00, t=7.911、12.060、8.710, P<0.01),而AngⅡ受体拮抗剂洛沙钽能抑制AngⅡ的作用,AngⅡ与MFG-E8共处理,则能进一步促进AngⅡ的作用(1.86±0.21比1.00±0.00, t=7.023, P<0.01),显著协同促进MCP-1和MMP-2 mRNA的表达(1.69±0.25、1.69±0.15比1.00±0.00, t=4.735、7.845, P<0.01),差异均有统计学意义。此外,AngⅡ能够显著促进MFG-E8蛋白水平的表达(0.23±0.01比0.16±0.03, t=3.895, P<0.05),而洛沙钽能抑制AngⅡ对MFG-E8蛋白表达的促进作用,AngⅡ与MFG-E8共处理,则能够进一步促进AngⅡ对MFG-E8(0.22±0.03比0.16±0.03, t=2.493, P<0.05)和TGF-β1蛋白水平表达的促进作用(0.66±0.06比0.50±0.03, t=3.870, P<0.01),差异均有统计学意义。 结论:AngⅡ能够促进MFG-E8的表达,而MFG-E8也能够促进AngⅡ的表达,AngⅡ/MFG-E8信号通路能够促进基质重构标志物MCP-1、MMP-2和TGF-β1的表达。
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编辑人员丨6天前
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钽金属骨小梁髋臼系统重建假体周围感染髋臼缺损的临床效果
编辑人员丨6天前
目的:探讨髋关节假体周围感染(PJI)一期翻修术中应用钽金属骨小梁髋臼系统(TMARS)重建髋臼缺损的临床效果。方法:本研究为回顾性病例系列研究。回顾性分析2013年1月至2021年12月新疆医科大学第一附属医院关节外科诊断为PJI并在一期翻修术中采用TMARS行髋臼缺损重建的59例患者资料。男性32例,女性27例,年龄(59.5±14.6)岁(范围:26~84岁)。其中单纯使用钽杯29例、钽杯联合钽金属加强块13例、髋臼杯联合髋臼加强环罩技术9例、多杯重建技术8例。记录患者手术情况、Harris髋关节评分、髋关节旋转中心恢复情况、植入物存活率及术后并发症情况等。数据比较采用Wilcoxon符号秩检验。结果:59例患者均顺利完成手术。手术时间(188.9±48.4)min(范围:110~340 min),术中出血量[ M(IQR)]1 000(400)ml(范围:600~1 800 ml)。术后随访5.1(2.6)年(范围:2.0~10.5年),假体存活率为94.9%(56/59)。发生术后再感染3例(5.1%),无菌性松动1例(1.7%),髋关节脱位4例(6.8%)。末次随访时,HHS较术前明显改善[84(12)分比44(9)分, Z=-6.671, P<0.01],髋关节旋转中心均得到有效恢复。 结论:TMARS应用于一期翻修重建髋臼缺损,能恢复髋关节的初始稳定,重建相对正常的旋转中心,改善术后髋关节功能,感染复发率较低,是感染髋关节翻修术中重建髋臼缺损的可选方案。
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编辑人员丨6天前
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"双杯"技术治疗Paprosky Ⅲ型髋臼缺损的疗效分析
编辑人员丨2024/7/6
目的 评估利用"双杯"技术(去除钛环的钽金属翻修臼杯作为增强块)治疗Paprosky Ⅲ型髋臼缺损的早期临床效果.方法 回顾性地分析评估了 2017-2023年在中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)接受"双杯"技术进行治疗的54例全髋关节翻修术病例.其中男女性患者数量一致,均为27例,年龄30~92岁,平均年龄(65.8±12.3)岁.通过记录患者术前和末次随访时Harris髋关节评分、Oxford髋关节评分和36项健康调查简表(36-item short form survey,SF-36)功能评分来评估临床功能结果;对术前、术后髋关节旋转中心位置和双下肢长度差在影像学上进行评估;评估有无假体松动等术后并发症的发生.结果 54例患者均获随访,随访时间为8~80个月,平均(35.3±20.9)个月.术前Harris髋关节评分、Oxford髋关节评分和SF-36功能评分分别为(35.6±10.5)分、(24.4± 7.1)分和(805.7±47.5)分,末次随访时分别为(90.6±11.5)分、(44.0±4.2)分和(859.4±47.4)分,患者临床功能结果得到显著改善(P<0.001).此外,末次随访的影像学结果显示,无论是髋关节旋转中心位置还是双下肢长度差与术前相比都有明显改善(P<0.001),实现了良好的生物力学重建.术后无假体周围感染,6例患者发生假体脱位,但只有1例患者在随访中因假体反复脱位进行了二次手术.结论 "双杯"技术是进行Paprosky Ⅲ A和Ⅲ B型严重髋臼缺损重建的可靠选择,其并发症少、安全性高、功能恢复好,值得在临床上大力推广.
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编辑人员丨2024/7/6
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骨科植入金属材料表面电化学制备磷酸钙涂层方法及机理研究
编辑人员丨2023/9/16
目的 探讨骨科植入金属材料表面化学制备磷酸钙涂层方法及机理.方法 首先在控制钙/磷摩尔比条件下采用滴定法建立磷酸钙的沉淀边界pH曲线,然后根据曲线确定4种涂层工作溶液浓度和pH.接着利用线性扫描伏安法确定4种溶液中在不同电极电位下所发生的界面阴极反应,并明确合适的工作电位.结果 滴定测得磷酸钙溶液的沉淀边界曲线显示,当溶液pH低于边界0.7~1.2时溶液可保持3天以上不发生沉淀且可以稳定形成涂层.电化学沉积电位的合理区间为-1.0~-1.2 V.将pH控制在沉淀边界以下(~1.0),选择-1.15 V为电化学沉积的工作电位,在4种工作溶液中均成功制备了磷酸八钙为主要相的涂层.通过电极反应动力学研究了电流-时间关系,发现涂层形成初期氢离子还原为涂层沉积提供了初始过饱和度,水分子还原为涂层生长提供持续的驱动力.结论 成功确定了电化学沉积磷酸钙的关键条件并阐述了涂层生成机理,且该涂层方法也已成功应用于钽金属,具有广泛适用性.
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编辑人员丨2023/9/16
