基于CT数据、快速成型技术的个体化钛合金修复体修复幼犬颅骨缺损的实验研究

摘要

目的：本课题组借助于CT技术、计算机图像处理技术、快速成型技术和钛合金精密铸造技术，术前预制修复体，探索颅骨缺损个性化修复的技术路线，对新型钛合金修复体生物学性能进行评价，在成年颅骨缺损患者中获得满意的临床效果后，进一步探索个体化钛修复体用于处在生长发育期的儿童颅骨缺损患者的可行性和安全性。 材料和方法：动物实验部分以幼年比格犬为实验对象(8周龄，n=6)，在单侧颅顶部制造类长方形的颅骨缺损，建立颅骨缺损动物模型。螺旋CT薄层扫描作为数据源，经三维重建、CT图像的序列处理、三维曲面重构、个性化修复体CAD原位辅助设计、三维头颅模型和个体化修复体快速原型制造、钛合金精密铸造过程，完成修复体的预制。将修复体植入动物缺损区域后，应用电感耦合等离子体质谱分析测试技术定量检测钛元素在血液中的释放和在远隔脏器沉积情况，探索钛元素的转归：对钛合金修复体运用CT，MRI分别进行体外和体内扫描测试，观察伪影的产生及程度，评价其对头颅CT，MRI扫描的影响和安全性；通过对动物成年后颅面骨标本的精确测量，分析个体化修复体的植入对幼犬颅面骨发育的影响。 结果：动物实验结果显示：(1)螺旋CT数据、快速成型技术制作的三维头颅模型能详尽、直观、立体的再现机体的三维解剖结构，个体化修复体与缺损具有极强的适配性。(2)钛合金修复体植入后，血液浓度呈现稳步下降的趋势，钛元素可以通过尿液等途径向体外排出，不存在钛元素在体内的累积效应。同时，肝脏和肾脏标本的检测也证实，钛元素会在脏器内沉积，但是是极其微量的；(3)修复体在CT扫描时会产生轻度伪影，MRI图像脑组织及修复体结构显示清楚，无伪影产生。(4)钛修复体在通过钛钉坚强固定修补幼犬的颅骨缺损后，阻碍了修补侧颅面骨的发育，导致修复侧颅面骨在纵向、水平方向及垂直方向各个坐标轴上最终发育尺度显著小于未修复侧，造成了一定程度的颅面部不对称畸形。 结论：基于CT数据、快速成型技术以钛合金为材料的个体化颅骨缺损修复体具有良好的生物学性能、能在体内长期存留、具有足够的强度、组织相容性好、化学性能稳定、头部MRI检查安全无伪影产生。但是，初步动物试验的结果表明，个体化钛修复体会在一定程度上阻碍颅面骨骼的发育，在生长发育期儿童颅骨缺损患者中应用时需谨慎。

目录

第一部分文献综述

一、颅骨缺损修补的研究历史与进展

(一)历史回顾

(二)颅骨缺损修补材料和方法的研究

二、快速成型技术及其在颅颌面外科中的应用

(一)快速成型技术的基本原理

(二)快速成型的过程、方法及特点

(三)快速成型技术在颅颌面外科中的应用

三、儿童颅骨缺损

(一)儿童颅骨缺损的原因及危害

(二)儿童颅骨缺损早期修复的意义

四、坚强内固定系统对儿童颅面骨发育的影响

五、结束语和展望

第二部分动物实验

实验一快速成型技术建立动物颅骨缺损三维头颅模型

一、前言

二、实验目的

三、材料与方法

四、结果

五、讨论

实验二个体化修复体的CAD设计与钛合金精密铸造

一、实验目的

二、材料与方法

三、结果

四、讨论

实验三个体化钛合金修复体植入后钛离子释放的实验研究

一、实验目的

二、材料与方法

三、实验结果

四、讨论

实验四个体化钛合金修复体植入后对头部CT.MRI成像的影响

一、实验目的

二、材料和方法

三、结果

四、讨论

实验五个体化钛修复体对幼犬颅面骨发育的影响研究

一、前言

二、试验目的

三、材料和方法

四、试验结果

五、讨论

六、总结和展望

全文总结

参考文献

致 谢