骨小梁简述.ppt

骨小梁金属概述 BruceZhao 一种纯粹的金属元素 原子序号73 坚强 有延展性钽 铌 锆和钛是四种生物相容性最好的元素 钽是所有元素中生物相容性最好的 钽金属 骨小梁金属材料知识 临床应用 可追溯到上世纪四十年代钽粉末曾用来做放射性标记钽也被用来做弹性支架 血管夹和牙科植入物钽金属网一直被应用在颅脑外科物理特性 在纯品状态下延展性非常好几乎可以完全抵抗化学性侵袭极高的熔点 强度和延展性允许生产者用来生产复杂的多孔结构 钽金属元素 材料描述 钽金属骨小梁金属 化学蒸气沉积 ReticulatedVitreousCarbon Chlorine Ta Hydrogen 98 钽金属 2 玻璃碳 骨小梁金属原材料 各种形状 TM 300 TM 100 VBR 21 TM 500 TM 400 VBR 11 十二面体结构 Micro crystalTaSurfaces 80 85 孔隙率 550mm直径的蜂窝结构孔隙率是 表面涂层 材料的2 3倍蜂窝结构内部完全互联成网络给组织生长整合提供无障碍的通路 微孔化的小梁结构 骨小梁金属 物质 钛珍珠 涂层 30 孔隙率80 孔隙率 骨小梁金属可以看作是骨的金属复制品 骨小梁金属 材料 松质骨 骨小梁金属独有品质 独一无二的近似骨的结构高孔隙率 有助于骨生长高度互联的蜂窝结构 提供广泛的骨长入理想的材料特性高的摩擦系数良好的植入物初始稳定性 多孔材料对骨的摩擦力 骨小梁金属 微刺摩擦 TrabecularMetal Beads FiberMetal 摩擦系数 骨小梁金属vs不同类型骨 骨对骨 皮质骨 松质骨 骨膜 提高摩擦力 加强稳定性 TM脊柱装置的拔出试验 TM装置拔出试验结果 Lumbar 200N ShultzABetal JofBiomechanics 15 9 1982 TrabecularMetal 独一无二的近似骨的结构高孔隙率 有助于骨生长高度互联的蜂窝结构 提供广泛的骨长入材料特性高摩擦系数提供植入物良好的初始稳定性物理和机械学特性接近于骨应力屏蔽骨生成的质量 弹性模量 GPa 皮质骨TM软骨下骨PMMAPETi 硬度 Stiffness GPa 不同材料的弹性模量 GPa TM 可吸收 皮质骨 钛 PEEK 软骨下骨 松质骨 110 硬度与植骨应力对应表 可吸收 碳纤维 皮质骨 钛合金 骨小梁金属材料 更多正常应力转移到骨上正常应力生理性分配给骨愈合 形成提供有利的生物力学环境 弹性模量与骨相配 TrabecularMetal 独一无二的近似骨的结构高孔隙率 有助于骨生长高度互联的蜂窝结构 提供广泛的骨长入材料特性高摩擦系数提供植入物良好的初始稳定性物理和机械学特性接近于骨应力屏蔽骨生成的质量极佳的强度提供初始稳定性骨桥接长期的支架 80 孔隙率强度大于松质骨强度来源于金属钽的特性 TRABECULARMETAL强度 Strength MPa Reference Bobynetal 1999AAOS 耐受大多数生理应力机械强度可预见 FatiguetestingofTMvertebralbodyisshown 强度 Strength Withstandsphysiologicalloadswithoutasolidmetalsubstrate backing 3 500psiincompression TrabecularMetal 高端生物相容性空间结构类似于松质骨高摩擦系数提供植入物初始稳定性与骨相对应的弹性模量 3GPa 混凝土般的强度与 人工骨 不是一类物质 动物体内实验NumerousPre ClinicalStudiesperformedbetween1992 1995McGillUniversity ClemsonUniv OhioStateUniv ClevelandClinic Rush Presbyterian UnivofMississippi UnivofSydney Studyintervalsof2 4 8 16 52weeksMechanicalpush outtestsUndecalcifiedthinsectionhistologyQuantitativeSEMofboneingrowth TrabecularMetalImplants McGillUniversityIn vivoStudyACanineTrans CorticalStudy Ref DBobyn MTanzer GStackpool etal JBJS 1999 TranscorticalCaninePlugs4Weeks 16Weeks 52Weeks CanineTranscorticalModelBobynet al 1995 1996ORS SEMcrosssection 52Weeks TrabecularMetal Bone FullyloadedcaninetotalhipmodelStudyat6 12 24weeks 1998ORS UndecalcifiedthinsectionhistologyQuantitativebackscatteredscanningelectronmicroscopy JointReplacementCanineAcetabularCupModel Bonein growthuptopolywithinTM6monthsin vivo TrabecularMetal Bone Polyethylene TMcanineacetabularmodel 6monthsin vivopresentedat1998ORS Bobynet al BonedensificationatperipheralcorticalrimDespitedomegapping domefilledwithboneDensityofboneconsistentwithhostbone 2 3timestheinterfaceforresistancetoshearandtensioncomparedtobeads wiremesh4weeksin vivo TrabecularMetalMaterial TiBeads 植入物 骨界面的强度 At4Weeks MPa TKRandTHAApplications RebuildthePhysiologicAcetabulum AcetabularAllograftSubstitutionTMShellandCupAugments Prox TibiaRestoration 1month 11months 16months DistalFemur DistalFemoralTumor TrabecularMetalDistalFemurwithTKRFemoralComponent 18MonthFollow up 32MonthFollow up HIGHPOROSITY FIXATION RetrievedAcetabularCup 2 YearsLateonsetofrecurrenthipinstabilityReference ALilikakis 2002EuropeanHipSocietyMeeting TrabecularMetal髋臼杯1997年应用于临床 术后影像学结果80 414cups 19 withpolargapsMostgapsinzoneII49 1mm32 2mm14 3mm4 4mm 填充了4mm的术后间隙Surgeon ThomasO Keefe MD Post Op 3 Year versus Beads TrabecularMetal Factoryassembledliner Directmoldedpolyethylene BeadedCups20 TrabecularMetalCups n 4 4100 使用骨小梁金属臼杯填充间隙更大 2年 p 0 01 95 confidenceinterval TrabecularMetal PropertiesProvenosseousintegrationIdealpropertiesforboneingrowthIdealmechanicalpropertiesforbonehealing SpinalFusionChallengingenvironmentforboneformation 人类颈椎实验Wigfieldetal BritishJofNeurosurgery 2003 单节段颈椎前路减压融合未使用钢板自体移植骨河骨小梁金属对比17个病人接受TM7个病人接受自体骨 人类颈椎实验Wigfieldetal BritishJofNeurosurgery 2003 24 4 17 ofTMpatientsdevelopedradiolucencyatantero inferioredgeat6weeksStudystoppedTheradiolucencywasvisibleat6monthsDisappearedat12monthsAuthorsreportednosignificantadverseclinicaleventsaccompanyingtheradiologicalchanges 6Weeks 12Months Wigfieldetal 2003 人类颈椎实验 Improvementat2yearson22of24patients Wigfieldetal 2003 IDETMCervicalStudyUpdate Ref 2005CSRS Schoettleetal 对比异体骨做随机 前瞻性实验1个或2个相邻节段的神经根性症状或脊髓压迫症状 FDA颈椎研究 Resultsforfirst50platedpatients 29TMand21allograftcases totalof61levelsin50casesPatientdemographicsequalforallograftandTMTcasesFollowupfrom18 36months averageof23monthsFollow upon50of50cases 融合率 avgFU23mos NoDifference p 0 05 CaseExample2 43yoa M 6 monthshistoryofsevereneck leftshoulderpain Pre opMRIshowedseveredegenerative spondyliticchangesandnarrowingatbothlevels 2 levelACDFw 6x11x14mmTMdevices Post op noneckorarmpain returnedtofullfunctionalactivities ref 2005CSRS 2 Weeks 2 Years 2 Years Flexion Exten