3D打印多孔钛合金植入物髌腱重建愈合效果动物实验研究

刘曙光　许奎雪　夏超群　姜红江　李 强　张朝锋　王振国　史春宝

文章编号：1007-2373（2022）01-0042-12

摘要 本研究建立了羊髌腱缺损重建动物实验模型，通过手术对动物实验羊后肢肌腱进行剥离，分别使用均匀多孔结构与仿生多孔结构钛合金植入体重建其膑腱附丽点，并在术后1、3、6个月后设置观察点，采用活体运动观察、大体观察、X射线分析、组织学观察、Micro-CT检测、骨质三维重建与生物力学检测等手段，重点研究了不同结构多孔钛合金植入体对肌腱的愈合效果。结果表明均匀多孔结构与仿生多孔结构植入体均能使肌腱实现良好的愈合，新生肌腱组织可以长入钛合金植入物的多孔结构中，并且其结合强度随术后恢复时间的延长而逐步增加。此外，本研究还探究了植骨与否对重建后各观察点的肌腱结合强度，发现其影响较弱，但仿生多孔结构抑制骨吸收的效果非常显著。

关 键 词 3D打印;多孔结构;多孔钛植入物;组织长入;生物力学

中图分类号 TG669;Q95-33     文献标志码 A

Animal experimental study on patellar tendon reconstruction and healing effect of 3D printed porous Ti-alloy implant

LIU Shuguang1，4， XU Kuixue1， XIA Chaoqun2， JIANG Hongjiang3， LI Qiang2， ZHANG Chaofeng1， WANG Zhenguo1， SHI Chunbao1

（1.Beijing Chunlizhengda Medical Instrucments Co.， Ltd.， Beijing 101112， China; 2.School of Materials Science and Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300130， China; 3.Articular Surgery， Shandong Wendeng Orthopedic Hospital， Weihai， Shangdong 264400， China; 4. School of Materials Science and Engineering， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China）

Abstract This study established a scientific animal experimental model. Posterior-limb tendons of small fat-tail sheeps were stripped through surgery. Uniform and bionic porous structural Ti-alloy implants were used respectively to reconstruct the patellar tendon attachment points. The intravital motion observation， general observation， X-ray detection， histology observation， Micro-CT， 3D bone reconstruction， biomechanics and other methods were conducted at 1， 3， 6 months after the operation， focusing on the effects of healing between tendon and porous Ti-alloy implant with different pore structures. The results show that both of the homogeneous and bionic porous structural implants can achieve good tendon healing. The newborn tendon tissue can grow into the porous structure of the Ti-alloy implants， and its binding strength gradually increases with the postoperative recovery time. In addition， this study has also found that the bone graft has a weak effect on binding strength after tendon reconstruction， however， the inhibiting effect of bionic porous structure on bone resorption is more remarkable than that of the homogeneous porous structure.

Key words 3D printing; porous structure; porous Ti implant; tissue ingrowth; biomechanics

0 引言

随着我国正逐渐步入老龄化社会，骨质疏松、关节软骨磨损等骨功能退化已成为常见病症，病患规模不断扩大。除此之外，意外事故等多种原因造成的骨缺损、骨坏死及关节损伤均对患者生活造成了恶劣影响。因此，骨及骨关节的功能修复已成为广大患者的迫切需求，持续激发着骨科植入医疗器械行业的市场发展潛力[1-2]。

目前，临床应用中常见的金属植入体材料以钛合金为主，由于受传统加工方式限制，表面较为光滑，其骨整合性能不佳。主要依赖螺钉钛缆的第三方固定来保持稳定，无法完成骨长入过程，仅能满足骨缺损或关节损伤的形态修复，难以保证植入后的稳定性[3-5]。三维立体的孔隙结构能维持成骨细胞形态并促进成骨细胞的黏附、增殖及增强细胞的生物活性，促进成骨相关的胶原的分泌与骨质向内生长，有利于植入后的初期及后期稳定[6-7]。另外，多孔钛合金的弹性模量更接近于人体骨骼，可有效减少“应力遮挡”现象的发生[8-9]。基于这项关键临床需求，利用3D打印增材制造技术制备的多孔钛合金假体具有互通微孔结构，其关键特点包括孔隙度、孔隙大小和孔隙连通性，合理的多孔结构参数设计可以在植入后诱发骨长入，形成稳固的骨-假体结合界面。多孔结构作为骨科植入物临床应用的一个新概念，特别是具有模拟人体骨小梁的仿生结构设计已成为研究和临床关注的重点。

胫骨上端为人体肿瘤的好发部位，骨与软组织肿瘤在切除后会造成巨大缺损，需要使用人工假体进行重建，相应的肌腱也需要重新附丽[10]。现有的方法是直接将肌腱缝合在假体上的孔、洞、环锁等位置处，这种重建肌腱附丽的方式，长期愈合效果欠佳[11-13]。通过3D打印一体化成型技术制备出来的多孔钛合金假体，可以为肿瘤假体的肌腱附丽提供新方式，肌腱与多孔钛合金结构能否愈合并重新建立满足要求的附丽强度成为临床所关注的问题。本工作拟通过动物实验来完善多孔钛合金假体重建肌腱附丽的临床前研究。针对动物实验模型选择，受小动物体型限制，其肌腱较为细小，与正常人体肌腱的解剖结构存在明显的尺寸差异。因此，小动物模型常用于研究基因表达、机制、愈合和急性肌腱-骨修复的再生策略，不适于作为人类肌腱修复研究的参考[14-15]。大动物在解剖结构的尺寸上能够较好地模拟人体情况，由于体型较大、肌腱较粗、易于辨识和剥离，会增强手术的可行性和便利性[16]。本研究选择大动物后肢髌腱下极附丽点作为肌腱剥离后的重建模型，主要探究了不同多孔结构样品植入后的愈合效果，分析了肌腱局部重建后的结合强度，为建立植入体多孔结构的构效关系提供参考依据，对多孔钛合金假体在临床上的广泛应用具有指导作用。

1 实验材料及方法

1.1 实验动物

健康普通级小尾寒羊用于位置骨组肌腱愈合试验18只，用于植骨组肌腱愈合试验25只。入选标准为年龄2～3岁，雌性，体重在35～50 kg范围内，生理指标正常，无其他隐性疾病，动物检验检疫合格。试验用羊源于宁夏博迪生物科技有限公司，实验羊采取隔离检疫、血清学检测、免疫驱虫、定期注射疫苗等措施，可保证实验用羊的质量。

1.2 实验材料与设备

3D打印多孔钛植入物样品由北京市春立正达医疗器械股份有限公司提供，Ti-6Al-4V （TC4 ELI）粉末粒径为45～106 μm （AP&C Company），其化学成分如表1所示。3D打印设备用于多孔钛植入样品的制备 （EBM Arcam Q10 PLUS），数字化医用X射线摄影系统用于活体及取样后的X射线检测 （南京华东电子集团有限公司），恒温水浴锅用于样品恒温水浴加热 （SG-4050C，上海硕光电子科技有限公司），全自动显微镜用于样品观察 （Leica-LA，Leica Microsystems Ltd.），超声清洗仪用于样品清洗（济宁天华超声电子仪器有限公司），显微镜用薄片切片机用于硬组织切片处理 （Leica SP 1600，Wetzlar），微型磨削机用于检测样品制备 （RF-1，瑞丰仪器有限公司），Micro-CT系统用于显微CT检测 （Inveon CT Scanner，Siemens），万能试验机用于力学性能测试 （INSTRON 5982，Instron Corporation）。实验药品包含陆眠灵Ⅱ （盐酸赛拉嗪注射液，吉林省华牧动物保健品有限公司），陆醒宁 （吉林省华牧动物保健品有限公司），硫酸阿托品注射液、惠可宁 （注射用硫酸头孢喹肟，齐鲁动物保健品有限公司），其他为双氧水、生理盐水、福尔马林固定液等常规实验药品，组织染色采用自配Stevenels'Blue & Van Gieson's Picrofuchsin染色剂。另外，手术普通耗材包括医用普通缝合线、明胶海绵、医用刀片等，专用器械包括电钻、摆锯、骨刀、骨凿及磨锉等。

1.3 实验动物

1.3.1 羊胫骨的重建

实验羊的后肢CT数据通过实际测量获得，数据如下，正常髌腱附丽点范围约为10 mm×10 mm，髌腱长约50 mm，髌腱下极韧带横截面约15 mm宽、7 mm厚，局部变薄并向下延伸约10 mm。测量过程如图1所示。基于该测试结果设计植入物尺寸，并确定手术采用膝关节内侧入路，以胫骨结节为中心，上下长约6 cm。

1.3.2 多孔钛合金植入物设计及其结构参数

多孔钛合金植入物依据成年小尾寒羊后肢髌腱及其胫骨结节的解剖结构尺寸进行设计。依据羊髌腱下极肌腱附丽点以及胫骨结节处骨骼解剖形态确定试件外形，大小约为10 mm×10 mm×13 mm，与肌腱结合面采用多孔钛合金，其余面为实体面，使用3枚骨螺钉固定，肌腱与试件采用缝合方式固定，结构如图2所示。植入物样品设计为2种多孔结构，1种为均匀多孔结构（HOM），1种为仿生（非均匀）多孔结构（BIO），除多孔结构设计外，其他工艺参数完全一致，多孔结构参数的实测数据如表2所示。2种多孔结构样品中不植骨型试件的多孔结构在试件上表面处平齐，肌腱缝合后直接与多孔结构接触;植骨型试件凹槽内底部为多孔结构，上部空置，用于自体骨植骨，植骨后再将肌腱缝合于其上，肌腱与植骨相接触。植骨空间体积为450 mm3。2种样品的上表面与肌腱接触，除该面与外界相通外，其余面均为实体壁，不与外界相通，以此模拟临床实际环境中人工假体局部无活体组織及血供的情况。

1.3.3 动物实验模拟

动物实验优先通过计算机模拟胫骨结节处试件安装，效果如图3a）所示，确认试件设计合理。再采用3D打印技术制备出多孔钛合金植入物，通过体外实验预安装论证后（图3b）～c）），确认手术操作的可行性。体外模拟植入实验及后续动物实验中使用的手术高值耗材包括医用钛合金皮质骨螺钉和松质骨螺钉，配备不同长度规格以满足实验需求;医用不可吸收肌腱缝合线，用于术中肌腱附丽重建缝合。

1.3.4 动物实验流程

实验用羊术前24 h始禁食水，分别称重并进行编号，随机分入2组。第1组为非植骨组，使用非植骨型试件，手术操作直接将肌腱缝合至多孔钛合金试件上，第2组为植骨组，使用植骨型试件，手术操作先在试件内的多孔钛合金上的空置部位植骨，再将肌腱缝合至试件上。部分羊可使用双侧后肢进行试验，但不得同期进行双侧手术。术后再分为3个观察时间点，分别为1个月、3个月、6个月，按计划数量将实验动物处死，取出样品及相连的髌腱，剔除肌肉组织用于检测。用于组织学及Micro-CT检测的标本分别浸入70%乙醇、80%乙醇、90%乙醇、正丁醇、无水乙醇和二甲苯中各2 h，进行脱水处理;再使用甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、二甲苯、过氧化苯甲酰包液固定7 d;取出标本并置于包埋瓶中，在真空环境下（-64 kPa）保持5～6 h，取出标本后在50 ℃水浴锅内至包埋液发生聚合反应;硬组织切片于样本正中冠状面切割，将切片磨至80～100 μm，使用染色剂染色。用于Micro-CT检测的样品，扫描数据采用VG Studio Max 3.0软件进行三维重建处理，根据骨组织与钛合金的不同CT值分别为其赋予不同伪色，区别观察试件中植骨的生长情况以及多孔钛合金中骨长入的情况。在标本取样后，采用深低温冷冻的方式保存生物力学检测的样品。实验流程如图4所示。

1.3.5 手术操作

按照常规动物实验手术方法，采用陆眠灵肌注麻醉，羊侧卧于平台手术桌上，手术侧肢体在上，其余肢体及头部捆绑固定，后肢膝关节术区剃毛后碘伏消毒，全手术过程在无菌实验手术室进行，手术过程如图5所示。1） 切口及游离髌腱（见图5b））：以胫骨结节为中心，采用前内侧纵行切口，长度约6 cm，显露髌腱后自髌腱下缘向外顿性分离，不进入关节腔，游离髌腱后，使用骨刀将髌腱自胫骨结节处剥离，保持髌腱的完整性，并标记髌腱的位置。2） 制备骨槽与样品埋植（见图5c））：依据埋植样品的大小，使用摆锯及磨钻制备相匹配的骨槽，埋入试件，使用骨螺钉固定，通常远端使用1枚长的皮质骨螺钉固定，近端使用2枚长度合适的松质骨螺钉固定。3） 髌腱缝合及髌腱附丽点重建（见图5d））：对于非植骨组，将髌腱依据游离前标记的位置缝合至试件上，使髌腱与多孔钛合金紧密相贴，不可移动。对于植骨组，利用制作骨槽时所取的松质骨填充植骨部分，取出的自体骨需要破碎至绿豆粒大小，填充到试件的预留位置压实，使植骨与下层的多孔结构紧密贴合，再将髌腱缝至样品上，植骨组样品制作如图6所示。4） 关闭切口：双氧水、生理盐水分别冲洗后检查无活动出血，逐层逢合（图5e））。5） 术后处理：术后羊清醒后开始进食，自由活动。术后连续5 d肌内注射惠可宁0.5 g，伤口每日进行喷碘伏消毒处理。

1.4 评价与统计学方法

动物存活期内采用活体运动观察、X线检查。动物处死取材后进行大体观察、组织学观察、Micro-CT检查、生物力学检测。主要观察指标为样品植入后肌腱是否愈合，组织是否长入等。活体观察可观测术后实验动物羊的手术部位恢复情况，切口情况及关节的活动情况，X线检查评价植入试件的在位情况。大体观察可评价肌腱的完整性、粗细程度及肌腱的愈合情况。Micro-CT检查可根据骨组织与钛合金的不同伪色，区别观察植骨样品的骨生长情况及多孔结构中的骨长入情况。硬组织染色可以评价肌腱在多孔钛合金孔隙中的长入愈合情况。生物力学检测可分析肌腱与试件分离时的最大拉力，评估肌腱与试件的愈合强度。依据分析问题的实际需求，本研究采用描述性统计的方法对数据进行直观呈现，采用差异性检验的方法（独立样品t检验）挖掘数据之间的内在关系，分析不同术后恢复时长中，骨组织体积在HOM与BIO的差异状况，以及重建后髌腱附丽点的最大拉力值在非植骨组与植骨组的差异状况。相关数据在SPSS 24.0中生成导出。

2 结果与讨论

2.1 活体运动观察

术后实验动物均顺利存活，精神和生理行为活动无异常，进食良好，切口无红肿、渗出，达到甲级愈合。抗生素注射部位皮肤无感染、过敏及异常反应。非植骨组与植骨组动物术后1个月内均主动减轻手术侧肢体负重，运动中减少使用该侧肢体活动。术后1至2个月内，观察实验动物的活动情况可发现，其手术侧肢体运动逐渐增多，但仍保有肢体跛行现象。2个月后，实验动物的手术侧肢体可承受负重，并恢复至正常活动水平。结果表明，动物实验术后不同时间段的活体观察與实际临床恢复情况基本相符。

2.2 大体观察与X射线检测分析

所有标本取材时观察显示，所有手术部位，包括髌腱止点部位、肌腱与多孔钛合金样品均愈合良好。与手术当时重建的髌腱较为饱满的情况相比，有明显的肉眼可辨识差别，表现为肌腱位置变薄、发生萎缩等现象。此外，肌腱缝线有松弛现象，上端的缝线随肌腱向肢体近端移位。表明重建肌腱附丽后，肌腱在萎缩变薄的同时有向近端回缩的现象，如图7c）所示。一般临床上患者完成肌腱重建后，会卧床静养约1个月，该时间段内会避免肢体主动受力。但实验动物羊不能像临床患者一样静卧休息，难以保证重建初期的肌腱与局部假体稳定愈合，过早的患肢运动可能导致手术重建后肌腱的萎缩。

术后6周的活体与术后3个月的标本取材后X射线检测结果（图7a）和b））均显示，所有实验动物的植入样品在体内均在位良好，植入样品与骨面结合紧密，未见明显间隙，无明显脱出、移位现象，固定螺钉未见松动。

2.3 组织学评价

对于非植骨组标本，经过对标本固定、包埋、脱水、切片、染色等步骤后，其术后3个月的硬组织切片观察结果如图8所示。组织学样品使用Stevenels' Blue & Van Gieson's Picrofuchsin试剂染色，包含全貌图和局部细节图，图中组织染色部分呈黄绿色与淡黄色，红色部分为骨组织，黑色部分为多孔钛样品。由图可见，所有的标本中均显示出肌腱与钛合金多孔结构愈合良好，肌腱和其周围形成的纤维组织向多孔结构内生长，并将多孔结构基本填满。从组织学检测结果分析可得，HOM（见图8a））与BIO（见图8b））样品中组织长入情况相近，无显著差异。位于多孔结构上部1～3层孔内的染色组织与肌腱组织结构相同，多孔结构底部中虽然有纤维组织生长形成，但与肌腱的纤维组织在组织学观察上存在区别，尚不能确定为成熟的肌腱组织。同时，在组织学图像中可以观察到，重建的髌腱在附丽点处肌腱较未进行手术的区域更薄，该结果与大体观察所见一致。组织长入通过植入物表面或内部的孔隙结构与人体组织结合完成。影响多孔植入物组织长入的因素很多，如孔隙率、孔径、孔隙连通性、材料的生物相容性、生物活性、应力刺激等[17]。一般认为孔径大于200 μm，孔隙率较高时有利于组织长入[18]。刘路坦等[14]将孔径为600 μm，孔隙率分别为35%、55%、75%的多孔钛板植入新西兰大白兔股骨干位置，术后16周发现75%孔隙率样品较其他两组更有利于骨长入，实现了良好的骨性融合。本研究中涉及的两种多孔结构孔径均大于200 μm，且孔隙率保持在50%以上，为营养物质和氧交换提供了充分的空间，促进细胞增殖和干细胞成血管化，实现组织长入。

由于HOM与BIO样品中组织长入情况相近，不同术后时间的组织长入情况以BIO样品为例进行讨论。根据图9结果所示，术后1个月的组织长入深度约为6 mm，新生组织长满假体表面孔隙并交织成非均匀网状，与上层钛丝紧密结合。术后3个月组织长入基体填满整个多孔结构区域，长入深度约为10 mm，但上层组织更接近于成熟肌腱组织，底层组织尚不能认定。术后6个月成熟肌腱组织长入整个多孔结构内，充盈率更显著。膑腱附丽点处肌腱组织较薄，随术后时间增加，该处组织呈增厚的趋势。在这种模拟封闭、缺少血供给的环境下，肌腱与钛合金多孔结构愈合良好，肌腱和其周围形成的纤维组织可以向多孔结构中生长，结果表明多孔金属结构可以为肌腱的附丽提供良好的附着位置及必要的营养物质交换空间。

对于植骨组标本，主要分析讨论了不同术后时长条件下HOM与BIO样品里骨组织剩余体积量的差异情况，还有肌腱与2种多孔结构间愈合情况，植骨后术后3个月的硬组织切片观察结果如图10所示。由图可见，术后3个月肌腱及其周围形成的纤维组织包裹骨组织并向多孔结构中生长，新生组织填满至多孔结构底部。同时，2种结构样品中仍保留部分植入的骨组织，其仍然位于原始植骨位置处，但植骨组织体积减小，剩余体积的骨组织已不能填满整个植骨空间，并且植入的松质骨有极少部分向下长入多孔结构中。结果表明，所有标本中肌腱与骨组织及钛合金多孔结构愈合良好，2种结构在植骨后均显示出骨组织吸收现象。

2.4 Micro-CT分析及三维重建

依据计划对标本进行取材，按检测方法对标本进行处理后，进行Micro-CT扫描，将获取的数据进行三维重建，分割兴趣区域，计算出骨组织的体积，植骨组术后3、6个月的Micro-CT扫描三维重建结果如图11所示。图中红色部分为骨组织，可见骨组织仍位于预留的植骨位置处，同时，剩余骨组织并未展示出明显地向底部多孔结构内生长的迹象。所有标本三维重建后骨组织体积测量值结果见表3。从表可以看出，相较于手术植骨450 mm3，在术后植骨的骨组织体积有明显的丢失，并且随术后时间增加骨组织体积逐渐降低，并且残留的骨组织也基本保持在植骨空间的原位，该结果与上述组织学观察结果一致。因此，在肌腱附丽点位置植骨，未显示出促进骨愈合的效果，可为实际临床应用中是否需要植骨作为参考。然而，在相同骨吸收趋势下，仿生结构样品的骨组织体积减少量明显低于相同术后时间下的HOM样品，仿生结构的抑制骨吸收、骨溶解效果优于HOM。一方面由于BIO设计具有短程不均匀性，其弹性模量会展现出孔隙率最大、丝径最小截面位置的性能，相较于HOM，其弹性模量较低，可有效避免“应力遮挡”效应发生，进而减少骨吸收。另一方面由于HOM与BIO受几何因素影响具有不同的摩擦系数。有研究[19-21]证实了增加植入体表面粗糙度利于人体组织在植入体表面的机械嵌合，利于表面成骨细胞的黏附、增殖和分化，还可以提高植入初期的稳定性，减少植入后与骨界面间的相对运动。本研究中的BIO样品与动物皮质骨在不同载荷下实测的静摩擦系数范围为1.52～1.96，而HOM样品为0.99～1.26。BIO表面摩擦力显著大于HOM，可以为植入体初期植入后提供更大的骨-植界面摩擦，能够大幅减少磨损微粒的数量，降低植入体周围结缔组织界膜内慢性炎症反应侵蚀作用，进而抑制骨溶解。

2.5 生物力学分析

图12分别展示了肌腱组织与植入样品间结合力拉伸测试示意图、非植骨组与植骨组典型标本髌腱附丽点的拉力-位移图。通过观察拉伸试验的拉力-位移曲線变化可以发现，典型的拉伸测试所获得的曲线，有2个峰值。这是因为在拉伸过程中，当肌腱与试件的多孔结构结合部位开始分离时，拉力曲线达到第1个峰值;随着附丽点的分离，拉力值开始下降，当完全分离后，肌腱缝合线开始承受载荷时，拉力值开始回升并逐渐达到第2个峰值;当缝线从肌腱中拉出或断裂后，拉力值再次开始下降。因此，重建肌腱附丽点分离失效时的最大拉力值可以判定为拉力-位移曲线的第1个峰值（即图中的绿色标记位置）。同时，作为参照组，取2个正常羊髌腱附丽点标本处理后按测试方法进行拉伸试验，记录每个标本拉伸测试数据中第1个峰值为髌腱附丽点最大拉力值，所有测试结果的平均值见表4。结果显示非植骨组和植骨组的标本均在1个月时抗拉强度最差，平均拉力分别为62.6 N和66.5 N。随着术后恢复时间增加，最大拉力逐步增强，术后6个月时抗拉强度最高，平均拉力分别为204.0 N和163.2 N，但仍然低于正常羊的腱骨结合部位的最大拉力（452.1 N）。因此，是否植骨对髌腱附丽点最大拉力影响较小。

2.6 统计学分析

对于相同术后时间植骨组的Micro-CT三维重建结果，HOM与BIO标本内剩余骨组织体积的变化趋势一致，均随术后时长的增加而降低。但仿生结构的骨量平均值多于HOM，其抑制骨吸收效果更佳明显。2种结构的差异状况采用差异性检验方法进行统计分析（见图13a））。独立样本t检验结果显示，在手术1个月（t=-0.030，p=0.978>0.05）、3个月（t=-0.555，p=0.608>0.05）以及6个月（t=-0.259，p=0.809>0.05）后，HOM与BIO的骨组织体积无显著差异。对于生物力学试验，非植骨组与植骨组髌腱附丽点拉力平均值均随术后时长增加而增加，非植骨组样品与肌腱间的结合力在术后3个月、6个月时大于植骨组。两组间的差异状况同样采用差异性检验方法进行统计分析（见图13b））。独立样本t检验结果显示，在手术1个月（t=-0.469，p=0.663>0.05）以及3个月（t=1.039，p=0.357>0.05）后，非植骨组与植骨组的髌腱附丽点最大拉力值均无显著差异;手术6个月后非植骨组的髌腱附丽点最大拉力值顯著大于植骨组（t=2.907，p=0.044<0.05），具有统计学意义。独立样本t检验结果显示，当术后恢复时间较短时，非植骨组与植骨组髌腱附丽点最大拉力的均值无显著差异，当术后时间达到6个月时，非植骨组与植骨组的髌腱附丽点最大拉力值呈现显著差异，非植骨组显著大于植骨组。

3 结论

本研究采用大动物模型探究了3D打印HOM与BIO钛合金植入物重建试验羊后肢膑腱附丽点的愈合情况，并通过植骨的方式来评估术中植骨对生物力学的影响。研究结果表明，HOM与BIO植入体术后均能与肌腱实现良好的愈合，新生肌腱组织可以长入钛合金植入物的多孔结构中，达到机械嵌合的效果，2种多孔结构的组织学观察结果相近，BIO抑制骨吸收的作用更加明显。重建的肌腱附丽点可以承受拉力，最大拉力随术后恢复时间的延长而逐步增加。在肌腱与钛合金多孔结构结合的局部植骨后，不同观测时间点HOM与BIO的骨组织体积无显著差异，但是骨质会随术后时间的增加而吸收减少，植骨与否对重建后的肌腱抗拉强度没有明显的影响。非植骨组与植骨组髌腱附丽点最大拉力的均值在术后6个月时呈现显著差异，非植骨组显著大于植骨组（t=2.907，p=0.044<0.05）。本研究涉及的动物实验对于多孔钛合金植入物的临床前研究意义重大，可为3D打印定制个体化关节假体的实际临床应用提供参考依据。

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收稿日期：2019-09-09

基金項目：北京市博士后科研活动经费资助（2021-ZZ-075）;国家重点研发计划（2020YFC1107502）

通信作者：刘曙光（1991—），男，博士，lsg_lsglsg@hotmail.com;许奎雪（1986—），男，高级工程师，xukuixue@126.com。