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背景对于早期股骨头坏死(Osteonecrosis of the Femoral Head,ONFH),多数学者主张尽早行手术干预治疗。但是,早期ONFH的手术干预方法很多,有各自的优缺点,究竟采取哪种手术干预方法术式简单、坏死股骨头远期存活率较高,目前尚无定论。带血管蒂的自体骨块移植支撑治疗由于其能为坏死股骨头软骨下骨提供有效的力学支撑,常获得满意疗效。但是,此手术方法术式复杂、术后制动时间较长。因此,研发新的支撑材料是目前的热点和难点。本研究在原材料、多孔空间结构和加工方法方面改进美国Zimmer公司生产上市的钽金属支撑棒,采取新兴的电子束熔融(Electron Beam Melting,EBM)技术和选区激光熔化快速成型(Selective Laser Melting,SLM)技术分别制备规则小梁和仿生小梁两种类型多孔钛合金股骨头支撑棒,并验证其对羊早期ONFH的治疗作用,有望克服钽金属支撑棒中远期随访疗效不佳的弊端,为人类早期ONFH的治疗提供新的参考方法。目的探索局部液氮冷冻法建立小尾寒羊早期ONFH模型的有效性;验证SLM技术制备多孔钛合金仿生骨小梁支撑棒的可行性;观察多孔钛合金规则小梁和仿生小梁支撑棒治疗羊早期ONFH的效果。方法取正常成年雌性小尾寒羊16只,使用液氮冷冻治疗仪和自制的液氮冷冻探头实施冷冻。分别于术后1、2、3和6月行影像学和组织学检查,并和正常侧进行对照,行统计学分析,验证此法诱导羊早期ONFH的有效性。取正常成年雌性小尾寒羊股骨8对,CT(Computed Tomography)扫描后,将DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)格式原始数据导入MIMICS16.0(Materialise’s Interactive Medical Image Control System)软件并三维重建,利用软件测量羊股骨头颈部参数,确定羊股骨头支撑棒的大小规格;利用UG软件手工绘制正十二面体规则多孔结构,并设计规则小梁羊用股骨头支撑棒,采取EBM技术制备规则小梁羊用支撑棒;取正常成年男性股骨头行显微CT(Micro Computed Tomography,micro-CT)扫描,获取小梁原始数据并行削薄和平滑处理,后设计仿生小梁股骨头支撑棒,取SLM技术制备仿生小梁支撑棒,并行酸蚀、清洗处理;取两种类型股骨头支撑棒4个行micro-CT扫描后三维重建,MIMICS软件测量其孔隙结构参数,并和其对应的三维模型数据做统计学对照。取成年雌性小尾寒羊27只,采取前述的液氮冷冻法建立羊早期ONFH模型后1月,分别进行髓芯减压治疗、规则小梁支撑棒治疗和仿生小梁支撑棒治疗。干预治疗后3个月和6个月,通过一般状况和大体标本观察、影像学和组织学检查,力学检测等方法验证三种手术干预方法治疗羊早期ONFH的有效性。采取前述方法制备规则小梁和仿生小梁人用股骨头支撑棒,并于体外行模拟放置,验证其大小规格的合理性,为后续的临床试验做好准备。结果建模术后,实验侧股骨头X射线和CT检查均显示出和人类早期ONFH相似变化,表现为条带状低密度影和局部硬化灶等;建模早期,组织学检查以坏死为主,表现为空骨陷窝及髓腔内的造血细胞减少和脂肪组织破坏,中晚期以坏死修复、重建为主,表现为骨小梁断裂、纤维细胞增生和新生血管形成等;Micro-CT检查表现为整个观察期内的骨体积分数和骨小梁厚度的减小,以及观察后期(术后6月)骨小梁数目的增加;1只动物在术后3月、3只动物在术后6月实验侧股骨头变得扁平。制备的规则小梁和仿生小梁支撑棒空隙连通度均为100%,和模型数据无差异,二者的平均空隙率和平均孔径均小于其对应的三维模型数据;通过SLM技术可以制备结构复杂的仿生小梁结构,前期的三维模型数据修饰和材料的后处理可去除游离的钛合金粉末、改善材料的多孔特性。髓芯减压治疗后,动物实验侧股骨头修复缓慢,直至术后6月,减压孔道仍未闭合;规则小梁和仿生小梁两种类型支撑棒支撑治疗术后3月,两种材料即达到了适度的骨长入,其中,规则小梁支撑棒以棒体周边为主,而仿生小梁内部均有骨组织长入;术后6月,规则小梁支撑棒棒体内部仍存在局域性骨长入不佳。力学性能测试表明,两种类型支撑棒干预后的股骨头标本最大载荷值大于髓芯减压侧,而仿生小梁侧高于规则小梁侧。结论采取液氮冷冻法可以成功诱导成年雌性小尾寒羊ONFH;采取SLE技术、模型修饰及材料制备后的处理可以成功制备仿生小梁结构;规则小梁结构支撑棒和仿生小梁结构支撑棒均对羊早期ONFH有治疗作用,其中,仿生小梁支撑棒的治疗效果优于前者;两种类型人用股骨头支撑棒体外模拟放置合理,可进行下一步的临床试验。