本文關(guān)鍵詞：多孔鈦合金股骨頭支撐棒的設(shè)計(jì)制備及其治療早期股骨頭壞死的實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：背景對于早期股骨頭壞死(Osteonecrosis of the Femoral Head,ONFH),多數(shù)學(xué)者主張盡早行手術(shù)干預(yù)治療。但是,早期ONFH的手術(shù)干預(yù)方法很多,有各自的優(yōu)缺點(diǎn),究竟采取哪種手術(shù)干預(yù)方法術(shù)式簡單、壞死股骨頭遠(yuǎn)期存活率較高,目前尚無定論。帶血管蒂的自體骨塊移植支撐治療由于其能為壞死股骨頭軟骨下骨提供有效的力學(xué)支撐,常獲得滿意療效。但是,此手術(shù)方法術(shù)式復(fù)雜、術(shù)后制動時間較長。因此,研發(fā)新的支撐材料是目前的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本研究在原材料、多孔空間結(jié)構(gòu)和加工方法方面改進(jìn)美國Zimmer公司生產(chǎn)上市的鉭金屬支撐棒,采取新興的電子束熔融(Electron Beam Melting,EBM)技術(shù)和選區(qū)激光熔化快速成型(Selective Laser Melting,SLM)技術(shù)分別制備規(guī)則小梁和仿生小梁兩種類型多孔鈦合金股骨頭支撐棒,并驗(yàn)證其對羊早期ONFH的治療作用,有望克服鉭金屬支撐棒中遠(yuǎn)期隨訪療效不佳的弊端,為人類早期ONFH的治療提供新的參考方法。目的探索局部液氮冷凍法建立小尾寒羊早期ONFH模型的有效性;驗(yàn)證SLM技術(shù)制備多孔鈦合金仿生骨小梁支撐棒的可行性;觀察多孔鈦合金規(guī)則小梁和仿生小梁支撐棒治療羊早期ONFH的效果。方法取正常成年雌性小尾寒羊16只,使用液氮冷凍治療儀和自制的液氮冷凍探頭實(shí)施冷凍。分別于術(shù)后1、2、3和6月行影像學(xué)和組織學(xué)檢查,并和正常側(cè)進(jìn)行對照,行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,驗(yàn)證此法誘導(dǎo)羊早期ONFH的有效性。取正常成年雌性小尾寒羊股骨8對,CT(Computed Tomography)掃描后,將DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)格式原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入MIMICS16.0(Materialise's Interactive Medical Image Control System)軟件并三維重建,利用軟件測量羊股骨頭頸部參數(shù),確定羊股骨頭支撐棒的大小規(guī)格;利用UG軟件手工繪制正十二面體規(guī)則多孔結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)規(guī)則小梁羊用股骨頭支撐棒,采取EBM技術(shù)制備規(guī)則小梁羊用支撐棒;取正常成年男性股骨頭行顯微CT(Micro Computed Tomography,micro-CT)掃描,獲取小梁原始數(shù)據(jù)并行削薄和平滑處理,后設(shè)計(jì)仿生小梁股骨頭支撐棒,取SLM技術(shù)制備仿生小梁支撐棒,并行酸蝕、清洗處理;取兩種類型股骨頭支撐棒4個行micro-CT掃描后三維重建,MIMICS軟件測量其孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),并和其對應(yīng)的三維模型數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)學(xué)對照。取成年雌性小尾寒羊27只,采取前述的液氮冷凍法建立羊早期ONFH模型后1月,分別進(jìn)行髓芯減壓治療、規(guī)則小梁支撐棒治療和仿生小梁支撐棒治療。干預(yù)治療后3個月和6個月,通過一般狀況和大體標(biāo)本觀察、影像學(xué)和組織學(xué)檢查,力學(xué)檢測等方法驗(yàn)證三種手術(shù)干預(yù)方法治療羊早期ONFH的有效性。采取前述方法制備規(guī)則小梁和仿生小梁人用股骨頭支撐棒,并于體外行模擬放置,驗(yàn)證其大小規(guī)格的合理性,為后續(xù)的臨床試驗(yàn)做好準(zhǔn)備。結(jié)果建模術(shù)后,實(shí)驗(yàn)側(cè)股骨頭X射線和CT檢查均顯示出和人類早期ONFH相似變化,表現(xiàn)為條帶狀低密度影和局部硬化灶等;建模早期,組織學(xué)檢查以壞死為主,表現(xiàn)為空骨陷窩及髓腔內(nèi)的造血細(xì)胞減少和脂肪組織破壞,中晚期以壞死修復(fù)、重建為主,表現(xiàn)為骨小梁斷裂、纖維細(xì)胞增生和新生血管形成等;Micro-CT檢查表現(xiàn)為整個觀察期內(nèi)的骨體積分?jǐn)?shù)和骨小梁厚度的減小,以及觀察后期(術(shù)后6月)骨小梁數(shù)目的增加;1只動物在術(shù)后3月、3只動物在術(shù)后6月實(shí)驗(yàn)側(cè)股骨頭變得扁平。制備的規(guī)則小梁和仿生小梁支撐棒空隙連通度均為100%,和模型數(shù)據(jù)無差異,二者的平均空隙率和平均孔徑均小于其對應(yīng)的三維模型數(shù)據(jù);通過SLM技術(shù)可以制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的仿生小梁結(jié)構(gòu),前期的三維模型數(shù)據(jù)修飾和材料的后處理可去除游離的鈦合金粉末、改善材料的多孔特性。髓芯減壓治療后,動物實(shí)驗(yàn)側(cè)股骨頭修復(fù)緩慢,直至術(shù)后6月,減壓孔道仍未閉合;規(guī)則小梁和仿生小梁兩種類型支撐棒支撐治療術(shù)后3月,兩種材料即達(dá)到了適度的骨長入,其中,規(guī)則小梁支撐棒以棒體周邊為主,而仿生小梁內(nèi)部均有骨組織長入;術(shù)后6月,規(guī)則小梁支撐棒棒體內(nèi)部仍存在局域性骨長入不佳。力學(xué)性能測試表明,兩種類型支撐棒干預(yù)后的股骨頭標(biāo)本最大載荷值大于髓芯減壓側(cè),而仿生小梁側(cè)高于規(guī)則小梁側(cè)。結(jié)論采取液氮冷凍法可以成功誘導(dǎo)成年雌性小尾寒羊ONFH;采取SLE技術(shù)、模型修飾及材料制備后的處理可以成功制備仿生小梁結(jié)構(gòu);規(guī)則小梁結(jié)構(gòu)支撐棒和仿生小梁結(jié)構(gòu)支撐棒均對羊早期ONFH有治療作用,其中,仿生小梁支撐棒的治療效果優(yōu)于前者;兩種類型人用股骨頭支撐棒體外模擬放置合理,可進(jìn)行下一步的臨床試驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：股骨頭壞死 液氮 多孔鈦合金 仿生 選區(qū)激光融化快速成型
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R681.8
【目錄】：

• 縮略語表5-7
• 中文摘要7-10
• 英文摘要10-14
• 前言14-15
• 文獻(xiàn)回顧15-35
• 1. 股骨頭壞死15-25
• 2. 股骨頭壞死動物模型25-29
• 3. 股骨頭支撐金屬材料研發(fā)29-35
• 正文35-82
• 實(shí)驗(yàn)一 液氮冷凍法建立羊早期ONFH模型35-48
• 1. 材料35-36
• 2. 方法36-39
• 3. 結(jié)果39-45
• 4. 討論45-48
• 實(shí)驗(yàn)二 羊用股骨頭支撐棒的設(shè)計(jì)制備和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)測定48-59
• 1. 材料和設(shè)備48-49
• 2. 方法和步驟49-51
• 3. 結(jié)果51-55
• 4. 討論55-59
• 實(shí)驗(yàn)三 多孔鈦合金股骨頭支撐棒對羊早期ONFH骨修復(fù)的影響59-76
• 1. 原料和方法59-63
• 2. 結(jié)果63-73
• 3. 討論73-76
• 實(shí)驗(yàn)四 人用多孔鈦合金股骨頭支撐棒的設(shè)計(jì)制備76-82
• 1. 材料76
• 2. 支撐棒 3D模型的設(shè)計(jì)76-77
• 3. 支撐棒的規(guī)格77-78
• 4. 規(guī)則小梁人用支撐棒的設(shè)計(jì)制備78-79
• 5. 討論79-82
• 小結(jié)82-83
• 參考文獻(xiàn)83-101
• 個人簡歷和研究成果101-103
• 致謝103-104

  本文關(guān)鍵詞：多孔鈦合金股骨頭支撐棒的設(shè)計(jì)制備及其治療早期股骨頭壞死的實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：321441