增强型生物陶瓷棒的设计与生物力学研究

论文摘要

目的：本试验通过设计研制增强型生物陶瓷棒,并测试其理化性质及生物力学性能,为动物实验及临床应用增强型生物陶瓷棒以防止股骨头坏死后的塌陷提供基础研究的理论依据。方法：1.设计研制增强型生物陶瓷棒。2.测试增强型生物陶瓷棒的理化性质及生物力学性能。3.对增强型可吸收生物陶瓷棒植入股骨头的生物力学性能进行测试。对两组标本测试后的力学指标进行对比分析。选取12具新鲜冷冻尸体,随机分为四组,每组三对,每对股骨随机选取一侧进行髓芯减压+增强型生物陶瓷棒植入,另一侧分别为正常对照、单纯髓芯减压、髓芯减压+腓骨植入。分别对四组股骨头进行纵向压力测试,详细记录每一级加载后,股骨头的纵向位移,记录股骨头塌陷时的破坏载荷；运用SPSS 16.0软件包对实验中得到的两组数据（股骨头纵向位移,载荷能力,整体刚度）及随载荷变化的力学线性回归,方差分析处理。结果：1.在增强型生物陶瓷发明专利的基础上,设计并研制出增强型生物陶瓷棒。2.增强型生物陶瓷棒多孔部位的孔隙率为75%±10%,球形孔径约500μm,孔内连接径约100μm,孔隙完全互通,孔沟通率>99%；孔内连接均一可控。多孔基体上分布着许多微孔隙,孔隙大小约0.2～1μm。3.生物力学测试结果表明增强型生物陶瓷棒植入组的刚度及最大荷载均显著高于单纯髓芯减压组（p<0.05）；增强型生物陶瓷棒植入组的刚度及最大荷载均显著低于腓骨植入组及正常股骨头组（p<0.05）；腓骨植入组的刚度及最大负载与正常股骨头组相比,结果无显著性差异（p＞0.05）；结论：1.电镜下见该陶瓷的致密部分与多孔部分的界面结合良好,在两者的过渡处,未见有界面脱离现象,完全呈冶金结合与化学键结合的方式。增强型生物陶瓷的断裂模式研究表明致密与多孔的界面结合强度很高。2.增强型生物陶瓷棒的孔径、内连接径及孔隙率测定结果显示这种结构将利于材料的降解、细胞的附着、营养物质的传送以及新生骨的形成。3.生物力学实验结果表明增强型生物陶瓷棒植入组的刚度及最大荷载显著高于单纯髓芯减压组（p<0.05）；增强型生物陶瓷棒植入组的刚度及最大荷载显著低于腓骨植入组及正常股骨头组（p<0.05）；腓骨植入组的刚度及最大负载与正常股骨头组相比,结果无显著性差异（p>0.05）。本实验数据表明：增强型生物陶瓷棒可以为股骨头关节面软骨提供一定的力学支撑,预防股骨头塌陷。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 第一部分 增强型生物陶瓷棒的设计
• 1.造孔剂与材料微结构相关性的研究
• 2.造孔技术的可行性和稳定性研究
• 3.烧结工艺和产品性能的相关性
• 1.材料
• 2.方法
• 3.结果
• 4.讨论
• 第二部分 增强型生物陶瓷棒的理化性能表征
• 1.主要材料及仪器设备
• 2.方法
• 3.结果
• 4.结论
• 5.讨论
• 第三部分 增强型生物陶瓷棒的生物力学测定
• 1.材料与方法
• 2.结果与分析
• 3.结论
• 4.讨论
• 全文小结
• 本研究的特色与创新
• 参考文献
• 文献综述
• 参考文献
• 致谢