摘要：目的研究距骨体内松质骨的具体走行及结构,以了解力在骨内传递的机制,为距骨骨折的复位及假体的设计提供一定的理论依据。方法在2020年1月于天津医院骨科获取20对共40例完整的成人距骨标本进行Micro-CT扫描,分别计算距骨头、颈、体的骨体积分数、骨表面积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目、骨小梁间距及骨小梁模式因子,分别对相同侧别不同部位以及相同部位不同侧别的各项参数的差异进行比较;使用硬组织切片机分别在冠状面、矢状面及水平面将距骨切成2 mm厚的薄骨片,随后使用高分辨X线依次对切片进行扫描,对骨内结构进行观察描述。结果距骨内外侧及左右侧骨小梁骨体积分数、骨表面积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目、骨小梁间距及骨小梁模式因子比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。其中距骨头、颈及体部骨小梁数目分别为(1.608±0.150)、(1.639±0.142)、(1.749±0.159)个;距骨头、颈及体部骨小梁间距(μm)分别为0.378±0.054、0.370±0.053、0.331±0.062;距骨头、颈及体部骨小梁模式因子(mm-1)分别为-0.407±0.699、-0.478±0.848、-1.029±0.851;距骨头、颈分别与距骨体小梁在骨小梁数目、骨小梁间距及骨小梁模式因子方面差异均有统计学意义(均P<0.05)。冠状面、矢状面、水平面观察发现距骨体小梁结构由前后走行的相互平行垂直排列的板状小梁组成,距骨颈小梁为外上到内下扭转的网状骨板结构,呈后向前走行,距骨头部小梁由类似平行排列的半弧形外上内下走行的小梁构成。结论距骨内骨小梁具有明显的方向性、功能性,故骨折后应达到解剖复位标准;同时,关节内距骨假体的设计需对假体在行走、站立状态下的应力分布及方向做充分考虑。

摘要：目的对不同单胞结构设计骨支架的研究进展进行综述。方法广泛查阅近年来国内外对于不同单胞结构设计骨支架的相关文献,总结其研究进展。结果骨支架的单胞结构可分为规则单胞结构、不规则单胞结构、基于拓扑优化理论设计的单胞结构以及基于三周期极小曲面设计的单胞结构。不同单胞结构具有不同的结构形态和几何特征,单胞结构的选择直接决定了骨支架的力学性能以及生物学性能。合理选择单胞结构对于骨支架替代原生骨组织至关重要。结论对于骨支架的研究已相当广泛,但目前骨支架种类繁多,应全面考虑优化单胞结构,有助于开发性能优良的骨支架,为骨组织的修复提供有效支撑。

摘要：目的 对三周期极小曲面(triply-periodic minimal surface,TPMS)骨支架微观结构对支架性能的影响研究进展进行综述。方法 广泛查阅近年来国内外有关TPMS骨支架微观结构研究的相关文献,总结微观结构对骨支架性能的影响相关进展。结果 TPMS骨支架微观结构特征包括孔隙形状、孔隙率、孔径尺寸、曲率、比表面积和扭曲度等,均对骨支架性能有显著影响。通过对上述参数进行精确调控,可优化支架机械特性,有效预防应力屏蔽现象发生;还能优化支架生物学性能,从而促进细胞黏附、增殖和生长,并协助骨组织生长与渗透,最终实现理想的骨融合效果。结论 微观结构对于TPMS骨支架性能具有显著而重要的影响,通过深入探究这些微观结构对骨支架性能的影响规律与特性,有望进一步优化骨支架设计,使其更匹配特定植入骨区域。

摘要：随着骨缺损患者数量的增加,其临床修复面临巨大挑战。传统自体骨移植法受限于术后感染风险,使得骨支架成为研究热点。三周期极小曲面(TPMS)骨支架因其独特的结构和优异的机械性能成为骨支架结构设计的优选。本文综述了TPMS骨支架在弹性模量、各向异性、壁面剪切应力、能量吸收性能和屈服强度等关键机械性能参数方面的研究进展。

摘要：目的本综述旨在探讨不同类型TPMS对骨支架性能的影响,为骨支架的构建提供参考。方法通过分析骨缺损的常见并发症及其对治疗的影响,评估当前主要治疗方法的局限性,并重点研究骨支架作为骨移植替代品的潜力和存在的问题。特别关注TPMS结构在骨支架中的应用及其优势,并探讨不同类型TPMS对骨支架性能的具体影响。结果骨缺损治疗过程中常伴随的并发症如骨髓炎和软组织挫伤,使得治疗过程复杂且愈合缓慢,严重影响骨组织结构的完整性。尽管骨支架显示出作为骨移植替代品的潜力,但在边缘设计和组织相容性方面仍存在问题。TPMS结构因其平均曲率为零和可通过数学公式精确表达的特点,在骨支架中的应用显示出较低水平的应力集中,但其对骨支架性能的全面影响尚未得到充分认识。结论TPMS结构在骨支架设计中具有显著优势,但需要进一步研究以全面了解不同类型TPMS对骨支架性能的具体影响,从而推动骨支架技术的发展和临床应用。

摘要：目的探究三周期极小曲面的孔隙结构对骨支架力学性能和生物学性能的影响。有助于优化骨支架性能,提高骨支架的生物相容性和力学性能,指导其设计和制备,以促进骨组织的再生和修复。方法以bone scaffold、Triply Periodic Minimal Surface、TPMS、pore等检索词在Pubmed、Web of Science、Elsevier Science Direct等数据库检索2017~2023年的文献;以“骨支架”“三周期极小曲面”“TPMS”“孔隙”为检索词检索中国知网、万方及维普2017~2023年的文献,最终纳入37篇文献进行参考并综述。结果三周期极小曲面结构具有较高的孔隙率,可以提供更多的空间用于细胞内生长和新生血管的形成,这有助于细胞的迁移、增殖和分化,促进骨支架与周围组织的生物活性和生物相容性,机械强度随着孔隙率的增加而下降,但满足松质骨修复的力学性能要求。结论三周期极小曲面结构应用于骨支架的设计中,可以增加骨支架的表面积和孔隙率,促进细胞的附着、生长和新生血管的形成,同时调节骨支架的力学性能,提高骨支架的生物活性和生物相容性,有助于骨组织的修复和再生。

摘要：目的探究不同单胞结构对骨支架力学性能和生物学性能的影响。有助于优化骨支架性能,提高骨支架的生物相容性和力学性能,指导其设计和制备,以促进骨组织的再生和修复。方法以“bone scaffold”“regular cell structure”“irregular cell porous structure”“topology optimization”“triply periodic minimal surface”等检索词在Pubmed、Web of Science、Elsevier Science Direct等数据库检索2017~2023年的文献;以“骨支架”“规则单胞”“不规则单胞”“拓扑优化”“三周期极小曲面”为检索词检索中国知网、万方及维普2017至2023年的文献,最终纳入37篇文献进行参考并综述。结果规则单胞结构骨支架制作简单且易于控制,但其边缘常呈尖锐形状,导致无法与人体原生骨紧密结合。不规则单胞结构其内部结构的均匀性仍然存在挑战。近年来,基于拓扑优化方法构建的骨支架应用于流体应用场景的拓扑优化则变得极其困难。在这方面,TPMS成为创建具有可控内部微观结构多孔材料的最佳选择。结论研究骨支架的多孔结构需要综合考虑多种因素,因为不同位置对骨支架的力学性能有不同要求。其目标是实现在骨支架和宿主骨之间建立最佳生物固定界面方案,同时减轻二者之间的应力屏蔽。

摘要：目的研究胫骨畸形矫正时,HTO钢板的远端的2颗螺钉不同长度时,钢板和胫骨的应力分布和位移分布,并比较内固定和胫骨模型的应力峰值和位移峰值。方法选取1例健康志愿者,男,65岁,体质量70 kg(签署知情同意书)。经问诊及X线检查,无膝关节骨关节炎;无膝关节周围软骨受损;无严重的韧带不稳。进行下肢全场螺旋CT扫描。采用左侧胫骨数据作为实验样本,将DICOM格式保存的数据导入Mimics 22.0,调节灰度阈值,实现胫骨重建,导出点云txt格式文件。将文件导入Geomagic 20l4生成NURBS曲面,以iges格式文件输出。应用Solidworks 2020软件实现三维虚拟重建,倒入钢板,空心螺纹钉设计矫形模型,并装配。然后将二者分别以iges格式导出。再将模型导入到Hypermesh进行网格划分,导出inp格式文件。最后在有限元分析Abaqus 2019中进行材料赋值与力学加载分析。结果正常置钉时,钉子上的最大应力为350.2 N。远端钉单皮质置钉时,钉子上的最大应力为317.9 N。远端次远端均单皮质置钉时,钉子上的最大应力为450.3 N。次远端单皮质置钉时,钉子上的最大应力为348.7 N。次远端不置钉时,钉子上的最大应力为476.8 N。远端不置钉时,钉子上的最大应力为350.6 N。结论根据有限元分析的实验结果显示,次远端单皮质置钉的方法在胫骨畸形矫正时,效果最好。