3D打印个体化骨盆假体多孔结构物理性能检测方法研究

目的提出针对三维(3D)打印个体化骨盆假体多孔结构部分物理性能的检测方法并通过实验验证方法的可行性。方法设计3D打印个体化骨盆假体多孔结构孔径、丝径、孔隙率和抗压强度的检测方法。使用3D打印个体化骨盆假体样品和同等工艺制造的致密样件、多孔样件,对其各个项目分别进行了验证实验,并对实验结果进行了分析。结果根据文中提出的检测方法,测得实验样品的平均孔径为464.95μm,平均丝径为601.13μm,平均孔隙率为62.47%,平均抗压强度为48.0 MPa。结论提出了针对3D打印个体化骨盆假体多孔结构多项物理性能的检测方法,验证实验表明方法可行性,并且重复操作性良好,具有较高的应用价值。     

世界首例3D打印金属锁骨和肩胛骨植入手术在西京医院成功实施

<正>近日,西安第四军医大学西京骨科医院骨肿瘤科郭征教授带领的团队,采用金属3D打印技术制备出与患者锁骨和肩胛骨完全一致的钛合金假体,并成功植入骨肿瘤患者体内,成为肩胛带不定形骨重建的世界首次应用,标志着3D打印个体化金属骨骼修复技术的进一步成熟。与传统个体化假体制备技术比较,锁骨、肩胛骨等不定形骨的3D打印个体化钛合金假体具有匹配性高,功能及外形满意;多孔设计石骨及软组织附着长入率高;弹性模量降低,减少应力遮挡并发症;产品质量稳     

3D打印聚醚醚酮及其复合材料修复骨缺损的应用现况

文题释义： 聚醚醚酮：是一种全芳香族半结晶性的热塑性特种工程塑料,具有优异的物理、化学、力学、热等性能。目前聚醚醚酮作为一种生物材料,相比于传统硬组织植入金属材料(不锈钢、钛及其合金等),具有良好的生物相容性、放射线透过性、植入人体后可有效降低“应力屏蔽效应”,以及磁共振扫描不产生伪影等特点,越来越多地被应用于骨科植入物和假体。 骨缺损修复：将设计制备的骨科植入物或假体植入因创伤或手术所致的骨缺损区域,经治疗后逐渐改善该区域的成骨连接状态,缓解愈合及恢复局部的功能。 背景：聚醚醚酮及其复合材料具有一系列独特的性能,而3D打印技术可以针对患者的病情定制个性化植入物,两者在骨缺损修复领域均具有明显优势。 目的：总结聚醚醚酮及其复合材料与3D 打印技术在骨缺损修复领域的应用现状,并进一步展望两者有效结合的应用前景。 方法：利用计算机检索CNKI、PubMed,Web of Science数据库,中文检索词为“聚醚醚酮,聚醚醚酮复合材料,骨缺损修复,聚醚醚酮植入物,聚醚醚酮3D打印,口腔修复”。英文检索词为“PEEK,PEEK composites,bone defect repair,PEEK implants,PEEK 3D printing,prosthodontics”。检索时限为1995年4月至2019年4月。共检索到147篇文章,根据纳入与排除标准,最终纳入51篇文献进行综述。 结果与结论：①将具有生物活性的材料及改善力学性能的颗粒或纤维引入到聚醚醚酮基体中制备成复合材料,借助3D打印技术精准定制出与患者骨缺损处高度匹配的植入物;②这种具有良好生物相容性、生物活性和力学性能的植入物在颅骨、颌骨、脊椎腰椎、人工关节以及口腔缺损修复中具有良好的治疗效果,提高了治疗后患者的满意度;③文章总结了3D打印聚醚醚酮及其复合材料在各类骨缺损修复中的应用,并对联合3D打印技术制备个性化聚醚醚酮植入物或假体的应用前景表达了自己的看法。 ORCID: 0000-0001-7850-2412(林柳兰) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

3D打印淫羊藿苷/脱钙骨基质修复兔股骨髁骨缺损

文题释义：脱钙骨基质：主要由93%胶原、5%可溶性蛋白及2%残余矿化基质组成的商业化生物材料，包含不同浓度的骨形态发生蛋白、生长因子及转化生长因子，具备良好的骨传导与骨诱导能力，可以单独或联合其他材料广泛用于骨折、骨不连、骨肿瘤、骨融合、股骨头坏死等治疗中。结构模型指数：是描述骨小梁组成结构中板层结构和杆状结构比例的参数。如果结构中骨小梁主要为板层结构，那么结构模型指数接近于0；如果结构中骨小梁主要为杆状结构，那么结构模型指数接近于3，该值越小骨小梁越成熟。背景：淫羊藿苷可促进骨髓间充质干细胞的增殖与成骨分化，具有良好的促成骨性能。脱钙骨基质具备良好的骨传导与骨诱导能力，可以单独或联合其他材料广泛用于骨修复中。 目的：观察3D打印淫羊藿苷/脱钙骨基质材料的缓释性能、细胞相容性与体内成骨性能。方法：利用3D打印技术制备淫羊藿苷/脱钙骨基质材料与脱钙骨基质材料，检测淫羊藿苷/脱钙骨基质材料的体外缓释性能。将骨髓间充质干细胞分别接种于两种材料表面，以单独培养的细胞为对照，于设定的时间点进行活/死染色、MTT、碱性磷酸酶活性与骨钙素含量检测。取新西兰大白兔30只，建立股骨髁骨缺损模型后分3组处理：对照组不植入任何材料，一组植入脱钙骨基质与同种异体兔骨髓间充质干细胞复合物，另一组植入淫羊藿苷/脱钙骨基质材料与同种异体兔骨髓间充质干细胞复合物，术后4，12周进行Micro-CT、组织学与力学性能检测。结果与结论：①3D打印淫羊藿苷/脱钙骨基质材料具有缓释性能，在28 d时淫羊藿苷释放量达总量的(54.9±7.9)%；②活/死染色显示，接种1 d后两组材料表面的细胞数量较少，随着培养时间的延长，细胞数量明显增多，至7 d时细胞形态良好，并且淫羊藿苷/脱钙骨基质材料表面的细胞更加均匀、数量更多；③MTT检测显示，淫羊藿苷/脱钙骨基质组培养7，10，14 d的细胞增殖快于其余两组(P < 0.05)；④淫羊藿苷/脱钙骨基质组培养7，10，14 d的碱性磷酸酶活性与骨钙素含量均高于其余两组(P < 0.05)；⑤术后12周Micro-CT显示，植入材料两组均可见大量的骨小梁，其中淫羊藿苷/脱钙骨基质组骨小梁数量更多、骨小梁厚度增加、骨小梁分离度更小；⑥术后12周组织学显示，植入材料两组可见大量骨组织形成，其中淫羊藿苷/脱钙骨基质组新生骨量最多；⑦淫羊藿苷/脱钙骨基质组抗压强度高于其余两组(P < 0.05)；⑧结果表明，3D打印淫羊藿苷/脱钙骨基质具有良好的缓释性能、细胞相容性与骨诱导性能。ORCID: 0000-0002-5272-812X(张虎雄) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程     

热处理技术对3D打印钛合金试件机械性能的影响

背景:近年来,增材制造(又称3D打印)逐渐成为制作可摘局部义齿钛合金支架的主流方式。热处理作为改善3D打印钛合金支架机械性能的重要方法而成为目前的关注热点。目的:总结目前应用于3D打印钛合金试件的主要热处理技术(包括退火处理、固溶时效处理、热等静压处理及其他热处理)以及这些热处理技术对3D打印钛合金试件机械性能、微观结构的影响,为改进可摘局部义齿钛合金支架的热处理技术提供理论依据。方法:采用计算机检索中国知网、PubMed和ScienceDirect数据库中有关3D打印钛合金热处理试件的文献资料,检索时限为2012-2023年,根据纳入和排除标准,最终选取61篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)使用常规退火技术处理3D打印钛合金试件,使其在500-900℃下保持2-4 h,能有效增加3D打印钛合金试件的延伸率。(2)固溶时效处理相较于常规退火技术更复杂,固溶时效处理后的钛合金试件在屈服强度方面表现突出,并且有更好的耐腐蚀性;但固溶时效处理后的3D打印钛合金试件在延伸性方面没有优势。(3)热等静压处理可以减少3D打印钛合金试件的内部缺陷,可明显增加3D打印钛合金试件延伸率,并增加其疲劳...     

3D打印钛金属骨科植入物应用现状

3D打印技术近年来在骨科植入医疗器械领域发展迅速,由于其能够根据患者需求个性化地定制植入物形状,并且精确控制植入物的复杂微观结构,从而实现植入物外形和力学性能与人体自身骨的双重适配。生物医用钛及钛合金作为目前骨科植入物的主要原材料,具有优越的生物相容性,与3D打印技术结合,成为各国科学家以及医疗器械厂家研发的热点,促进3D打印钛金属骨科植入物的商业化。针对3D打印钛金属骨科植入物的特点、钛金属粉末要求、已上市产品情况、临床研究、存在的问题以及标准和审评规范等的现状与发展进行论述和展望。     

重组人骨形态发生蛋白2复合骨在腰椎融合中的效果

背景：诸多研究已证实重组人骨形态发生蛋白2在骨形成及骨折愈合中发挥十分重要的作用,但单纯予以重组人骨形态发生蛋白2植入容易出现扩散和降解,无法对新骨形成予以持续性的影响。 目的：观察重组人骨形态发生蛋白2复合骨在兔腰椎中的融合效果。 方法：取30只新西兰大白兔,构建后路腰椎横突间植骨融合模型,随机均分为3组,分别在L5-6横突间植入自体髂骨、同种异体骨及重组人骨形态发生蛋白2复合骨(重组人骨形态发生蛋白2与同种异体骨复合物),植入后6周,进行大体观察、X射线检查及组织学观察。 结果与结论：重组人骨形态发生蛋白2复合骨组融合率、新生骨组织在总面积中所占百分比高于自体髂骨组、同种异体骨组(P < 0.05);重组人骨形态发生蛋白2复合骨组、自体髂骨组拉伸强度大于同种异体骨组(P < 0.05),前两组拉伸强度无差异。X射线显示3组植骨区均可见骨痂形成;组织学显示,自体髂骨组移植物已消失,形成大量软骨,有少量骨小梁,并有一定编织骨形成;同种异体骨组有较多的纤维组织包裹材料,有骨岛形成,有数量较少的骨小梁及软骨形成;重组人骨形态发生蛋白2复合骨组存在大量骨小梁和少量软骨,形成编织骨且有皮质骨形成。表明重组人骨形态发生蛋白2复合骨在兔腰椎中可以获得良好的融合效果。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

中空钛合金假体壁上孔洞直径对细胞生长的影响

背景：细胞在支架上的生长行为受到支架孔径及孔隙率等多种因素影响。 目的：观察在体外中空钛合金假体壁上孔洞直径对骨髓基质干细胞生长及分化的影响。 方法：将中空多孔金属试件按照壁上及底面孔径大小分为：φ₁：1 mm;φ₂：1.5 mm两组,均置于骨髓基质干细胞悬液中进行成骨诱导培养,以未成骨诱导培养作对照。分别于2,4周倒置相差显微镜观察细胞形态、生长情况,成骨诱导钙结节结果。 结果与结论：4周时φ₁实验组孔洞中细胞相向生长并相连,φ₂组孔洞中未见相连现象;成骨诱导组在第4周有明显的钙结节形成。表明在体外骨髓基质干细胞在适当的钛合金金属孔径内可直接相向生长并联结,以预防植入物-宿主骨潜在间隙的形成;同时这种空间构型可为再生骨提供足够的生长空间。     

3D打印生物材料研究及其临床应用优势北大核心

背景:3D打印,即快速成型技术的一种,被认为是第三次工业革命的象征之一。3D打印生物材料种类多,临床应用范围广。目的:系统介绍3D打印用生物材料,总结3D打印技术在骨骼、假肢、假牙、皮肤、血管、支架、植入假体、肿瘤模型打印与制作等方面的应用进展。基于目前所用生物材料的优缺点探讨了3D打印生物材料应具备的性能条件,为今后的研究提供参考。方法:以"3D打印/三维打印/3-D打印;生物材料;临床应用;three dimensional printing/3D printing/3-D printing;biomaterials;clinical application"为检索词,应用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI,万方,维普)、中国生物医学文献数据库(CBM)、PubM ed数据库2010至2016年的相关文献。结果与结论:3D打印生物材料研究取得了重要进展,但现有打印材料存在着明显的不足,如昂贵、打印精度不够、生物降解性能不佳等问题。只有解决了材料问题,才能解除3D打印技术的发展桎梏。3D打印在医学领域不断取得新的突破,不断有新技术、新材料在临床上得到应用,系统全面梳理和总结3D打印在医学领域的应用成果可以为今后的医学研究提供参考和借鉴。     

3D打印钛合金个性化骨盆假体静态和步态有限元分析

目的通过有限元分析方法评价3D打印个性化钛合金骨盆假体在站立位静态和步态下的生物力学性能。方法选取3例不同类型的骨盆肿瘤患者,拟行半骨盆切除人工半骨盆置换术。术前行CT和MRI检查,设计相应的个性化钛合金人工半骨盆假体,利用三维重建技术进行骨盆重建,并与个性化骨盆假体装配。通过AnyBody软件建立患者的人体骨肌系统模型并进行步态动力学分析。导入ABAQUS软件,得到3例重建骨盆模型在静态和步态条件下的应力分布和应力集中区域。结果在静态和步态条件下,3例3D打印钛合金骨盆假体的最大应力均小于钛合金的屈服强度,重建骨盆的骨盆环能够满足应力传导规律,患者术后恢复正常。结论 3D打印个性化钛合金骨盆假体对恢复骨盆环的应力传导效果良好,其有效性和稳定性能够满足人体生物力学要求,分析结果可为临床医生和假体设计人员提供参考。     

3D打印钛合金孔隙支架骨长入影响因素的分析

BACKGROUND: With the development of three-dimensional (3D) printing technology, 3D printed porous titanium scaffolds as bone substitutes have become a research hotspot. OBJECTIVE: To introduce and discuss the effects of each parameter of 3D printed porous titanium scaffolds on bone ingrowth, and to sum out the optimal parameters for bone ingrowth. METHODS: The first author retrieved PubMed, Springerlink and Medline databases with “three-dimensional (3D) printing, scaffold, titanium, bone ingrowth” as keywords for relevant articles published from 2006 to 2016. 125 articles were retrieved initially, and finally 42 eligible articles were included for analysis. RESULTS AND CONCLUSION: Pore size, porosity, pore structures and surface modifications of 3D printed porous titanium scaffolds all make effects on bone ingrowth or osteoblasts in scaffolds. Scaffolds with appropriate pore size and porosity can promote the vascularization and provide adequate nutrition and oxygen supplement, to ensure high cell viability. Regulations of cell performances, such as cell attachment, proliferation and differentiation, are also affected by pore structures and nano-scale surface modification. Herein, a detailed combination of the parameters, as mentioned above, can create a better porous scaffold for better bone ingrowth. Hence, the high-stability interface between bone and scaffolds may be obtained through the parameter adjustment.     

微弧氧化表面改性3D打印多孔钛合金支撑棒治疗羊距骨骨坏死的研究

目的 探讨微弧氧化（MAO）表面改性3D打印多孔钛合金支撑棒对羊距骨坏死的治疗作用,为其进一步临床应用提供基础。方法 观察3D打印多孔钛合金支撑棒通过MAO表面改性后,其表面形态、元素变化及晶像情况。通过体外细胞实验,研究大鼠成骨细胞在材料表面的黏附、增殖及分化情况。建立羊距骨坏死模型基础,并置入3D打印多孔钛合金支撑棒,探究其在距骨内的稳定性及其成骨修复情况。结果 通过MAO改性,材料表面形成大小均一的多孔微米结构,Ca、P、O元素分布在材料表面,同时表面形成TiO₂晶像。在体外细胞实验中,MAO改性组和对照组均表现出良好的生物相容性,但是MAO改性组在细胞接种后8 h黏附能力优于对照组、接种1、4、7 d后细胞增殖能力均优于对照组,同时接种7 d时细胞分化能力也优于对照组,差异具有统计学意义（P＜0.05）。羊距骨植入实验表明,术后12周两组支撑棒都有骨长入,但是MAO改性组与对照组相比其周围有更多的新生骨长入。定量结果显示MAO组的骨体积分数、骨小梁厚度也优于对照组,差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论 仿生的3D打印多孔结构为支撑棒提供了优良的力学性能,MAO表面改性进一步提高了其生物活性,使其在治疗羊距骨早期骨坏死过程中充分发挥了力学和生物学的优势。本临床前研究效果满意,并为其未来临床应用提供了理论和研究基础。     

Effect of acidic fluoride solution on beta titanium alloy wire

The interaction between acidic fluoride solution and beta titanium alloy was investigated to explore the changes that occur in beta titanium alloy by fluoride-containing acetic acid solutions. For this, alloy crystal structure, tensile strength, and elements released from the alloy wires were determined using four solutions (0.05%/pH 6, 0.05%/pH 4, 0.2%/pH 6, and 0.2%/pH 4) for 1 or 3 days. The immersed wire did not form any identifiable new crystal structure compared with the as-received wire. The tensile strength of the immersed wires was significantly reduced compared to the as-received wires in the test solutions if the period of immersion increased from as-received to 3 days. The fractured area of the immersed wire was reduced compared to the as-received one. The dimple pattern at the inner part and a cup-cone morphology at the outer part of the fractured wires were similar in both as-received and immersed wires. After a 3-day immersion, the amount of the released Ti and Mo has much increased for higher NaF concentration and lower pH value. During the long-period orthodontic treatment, both patient and clinical doctor should carefully use the fluoride-containing products to minimize unexpected damage on orthodontic wires.     

Porous titanium materials with entangled wire structure for load-bearing biomedical applications

A kind of porous metal-entangled titanium wire material has been investigated in terms of the pore structure (size and distribution), the strength, the elastic modulus, and the mechanical behavior under uniaxial tensile loading. Its functions and potentials for surgical application have been explained. In particular, its advantages over competitors (e.g., conventional porous titanium) have been reviewed. In the study, a group of entangled titanium wire materials with non-woven structure were fabricated by using 12-180 MPa forming pressure, which have porosity in a range of 48%-82%. The pores in the materials are irregular in shape, which have a nearly half-normal distribution in size range. The yield strength, ultimate tensile strength, and elastic modulus are 75 MPa, 108 MPa, and 1.05 GPa, respectively, when its porosity is 44.7%. The mechanical properties decrease significantly as the porosity increases. When the porosity is 57.9%, these values become 24 MPa, 47.5 MPa, and 0.33 GPa, respectively. The low elastic modulus is due to the structural flexibility of the entangled titanium wire materials. For practical reference, a group of detailed data of the porous structure and the mechanical properties are reported. This kind of material is very promising for implant applications because of their very good toughness, perfect flexibility, high strength, adequate elastic modulus, and low cost.     

用于人体关节植入物的多孔纯钛/钛合金研究

目的研究Ti6Al4V合金基体上经钎焊制得的多孔纯钛／钛合金,并对其各项性能进行表征,探讨其是否适用于人体关节植入物。方法制备钎焊多孔纯钛／钛合金表面多孔层,采用SEM观察其形貌及孔径,采用重量法计算其孔隙率,采用Instron 4057材料试验机进行结合强度测试,并根据国家标准GB／T16886-3完成遗传毒性实验。结果纯钛／钛合金多孔层孔径为100μm以上,孔隙率6％以上;多孔层与基体的结合强度达到27MPa。遗传毒性试验结果为阴性。结论经钎焊可制得纯钛／钛合金球形粉末多孔层,其孔隙率和孔径允许骨细胞长入;多孔层与基体的结合强度能够满足植入要求,并具有较好生物相容性;经钎焊制得的纯钛／钛合金多孔层是一种可用于人体关节植入物的表面结构形式。     

Bone growth in rapid prototyped porous titanium implants

Two porous titanium implants with a pore size diameter of 800 and 1200 microm (Ti800 and Ti1200) and an interconnected network were manufactured using rapid prototyping. Their dimensions and structure matched those of the computer assisted design. The porosity of the implants was around 60%. Their compressive strength and Young's modulus were around 80 MPa and 2.7 GPa, respectively. These values are comparable to those of cortical bone. The implants were implanted bilaterally in the femoral epiphysis of 15 New Zealand White rabbits. After 3 and 8 weeks, abundant bone formation was found inside the rapid prototyped porous titanium implants. For the Ti1200 implants, bone ingrowth was (23.9 +/- 3.5)% and (10.3 +/- 2.8)%, respectively. A significant statistical difference (p < 0.05) was found for bone ingrowth in the Ti1200 between the two delays. The percentage of bone directly apposited on titanium was (35.8 +/- 5.4)% and (30.5 +/- 5.0)%. No significant difference was found for bone-implant contact between the different time periods and pore sizes. This work demonstrates that manufacturing macroporous titanium implants with controlled shape and porosity using a rapid prototyping method is possible and that this technique is a good candidate for orthopedic and maxillofacial applications.     

Sphere梯度孔结构力学性能有限元分析

建立不同孔径分布的钛合金梯度多孔结构的三维有限元模型,对力学性能进行分析。使用Rhino 5.0和ABAQUS 6.1软件,分别建立sphere、sphere_line、sphere_plane、sphere_point等4种按不同梯度分布的多孔结构有限元模型。对模型分别加载200、400、600、800、1000 N的力,加载力作用于上表面,方向垂直于表面向下,选定下表面为固定约束,计算等效应力及最大主应力。在加载力相同的情况下,sphere_plane梯度孔模型的最大主应力及最大等效应力最大;其次为sphere_point梯度孔模型,较sphere_plane梯度孔模型小42.49%和23.61%;sphere_line梯度孔模型再次之,较sphere_plane梯度孔模型小47.60%和33.12%;sphere无梯度孔模型的最大主应力及最大等效应力最小,较sphere_plane梯度孔模型小68.44%和54.13%。在4种不同梯度孔径分布的多孔结构中,sphere无梯度孔结构的实际受力最小、承载能力最好,其次是sphere_line梯度孔结构,再次是sphere_point梯度孔结构次之,sphere_plane梯度孔结构实际受力最大,其承载能力相比前3种要差。最后通过快速原型对设计出的4种模型进行制备,得到多孔钛合金实体,并对实体进行力学性能测试实验,得出的结论可验证数值模拟分析结果的可靠性。该研究结果可为多孔钛合金植入体设计以及临床应用提供相关设计参考和理论依据。     

3D打印表面多孔钛根形种植体的生物力学研究

目的 探讨个性化表面多孔钛根形种植体的生物力学性能,为多孔根形种植体的设计及临床植入提供理论依据.方法 根据CT数据,运用3-matic软件设计表面多孔个性化根形种植体模型,并将其与下颌骨模型进行配准、网格划分和赋予材料学参数,负载200 N分析种植体最大应力及其周围骨的应力、应变.选择合适的临床病例微创拔牙后即刻植入...     

杆状和片状三周期极小曲面模型孔隙特征与力学性能对比

目的分析对比杆状与片状三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)模型孔隙特征与力学性能,构建高比表面积、低刚度和高强度的多孔结构。方法构建相同孔隙率的D、G、P 3种单元杆状TPMS与片状TPMS模型,对比模型的孔径、杆径、比表面积等孔隙特征;利用有限元方法分析模型的力学性能;采用增材制造技术制作多孔钛样件,利用显微镜和扫描电镜观测多孔钛孔隙特征,通过压缩试验检测多孔钛力学性能。结果同种单元片状结构的比表面积均显著高于杆状结构,同种单元片状结构的力学性能明显优于杆状结构。其中,D单元片状TPMS模型的优势最显著,比表面积为13.00 mm~(-1),多孔钛样件的弹性模量、屈服强度和抗压强度分别为(5.65±0.08) GPa、(181.03±1.30) MPa和(239.83±0.45) MPa,比杆状多孔钛样件分别提高43.87%、55.08%和67.21%。结论相同单元的片状TPMS模型在保留有多孔结构低刚度的同时,有更大的比表面积,更有利于细胞的黏附生长,其低刚度、更高强度的力学特性能有效降低应力遮挡,提供足够的力学支撑,是一种理想的骨缺损修复替代物孔隙结构模型。     

The effect of heat treatment on bone-bonding ability of alkali-treated titanium

The purpose of this study was to evaluate the bone-bonding ability of alkali-treated titanium with and without heat treatment. Three groups of smooth titanium plate were prepared: control, or pure titanium, alkali-treated titanium, and alkali- and heat-treated titanium. The plates were inserted transcortically into the proximal metaphyses of bilateral rabbit tibiae. The tensile failure loads between implants and bones were measured at two time intervals using a detaching test. The tensile failure loads of the alkali- and heat-treated titanium group were 2.71 and 4.13 kgf, at 8 and 16 weeks, respectively, and significantly higher than those of the other titanium groups. Histological examination revealed that alkali- and heat-treated titanium was in direct contact with bone, but the other titanium groups had a thin intervening fibrous tissue. This result indicated that the alkali-treated titanium without heat treatment had no bone-bonding ability due to the unstable reactive surface layer of alkali-treated titanium. In conclusion, both alkali and heat treatment are essential for preparing bioactive titanium and this bioactive titanium is thought to be useful for orthopedic implants with cementless fixation.