基于三維ct圖像重建研制納米仿生骨基質支架的研究

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1、基于三維CT圖像重建研制納米仿生骨基質支架的研究：郭洪剛　劉靜　李峰坦　劉海峰　姚芳蓮　姚康德【摘要】：［目的］分析數(shù)字化影像學技術輔助研制生物支架的可行性，評估構筑生物支架的方法。［方法］通過對宿主部位圖像掃描，獲取該區(qū)域解剖數(shù)據(jù)，對相鄰層匹配輪廓間三維表面進行重構來確定支架形貌，以納米級無機成分為單位，附于殼聚糖及聚己內酯等天然-有機成分，研制納米復合支架。觀察支架形貌、測定支架的孔隙率、親水性及降解力學特性。［結果］圖像三維重構可提高支架外部輪廓的精確度，減少單純理化制備過程的參數(shù)誤差，使支架空間三維布局更加

2、合理，孔徑200～350μm，孔隙率88.6％±0.43％的支架擁有穩(wěn)定的降解速率及良好的親水表面，可達到工程化骨支架的力學要求，能作為骨再生修復的載體框架。［結論］數(shù)字化影像學技術研制的支架具有穩(wěn)定的理化性征，能解決與宿主部位相匹配的難題，具有潛在的研究空間?！娟P鍵詞】圖像　三維重建　納米　支架　Abstract：［Objective］Toanalyzethefeasbilityofdigitialimagingonscaffoldfabrication.［Method］Themorphologyofscaffo

3、ldicdataondigitalscanninginhostarea.Fabricationofbiomimeticnanoscaledbonematrixadeechaniccharacteristicsorphologyforscaffoldprovedbyusingthreedimensionalconstructionofimaging,anditsphysicallayoutarkablyarranged.Asasatisfactorycarrierforbonetissueengineering,p

4、oreratio88.61%±0.43%rangingfrom200-350μmofscaffolashoorestabledegradationspeedandexcellentaffinitysurface.［Conclusion］Imagingaidedfabricationtechniquehasagoodmatchbetging;threedimensionalconstruction;nanoscale；scaffold　　隨著數(shù)字化影像學對臨床應用的深入，基于醫(yī)學圖像的器官三維重構顯得越來越重要。本

5、研究擬從仿生策略出發(fā)，基于三維CT重建構筑生物支架外形輪廓，以納米級無機成分為單位，附于殼聚糖及聚己內酯等天然-有機成分。從宏觀與微觀方面對支架進行仿真，測試支架空間布局、理化性征及生物力學，探討數(shù)字化影像學技本輔助研制生物支架的可行性?！　?材料與方法　　1.1橫突間仿真支架的制備　　收集正常兔脊柱標本，將樣本置于精密螺旋三維CT系統(tǒng)(美國GELightspeed16)的掃描平臺中，沿標本后柱結構方向掃描，獲取連續(xù)薄層平面CT圖像，精確測量橫突間關節(jié)的解剖數(shù)據(jù)，經(jīng)三維重建，提取其中的圖像信息，按下列公式，調整支架

6、三維尺寸規(guī)格，即以測定L5／6橫突基底上下間距為支架長度，L5／6橫突基底距上關節(jié)突基底間距為支架寬度(圖1)，L5／6橫突基底與該椎體間距離(軸位像)為支架高度(圖2)，L5／6橫突基底上下間距×L5／6橫突基底距上關節(jié)突基底間距×L5／6橫突基底與該椎體間距離(軸位像)=支架長度×支架寬度×支架高度(支架體積)，最終確定支架尺寸為長（10.21±1.31）mm，寬（3.21±0.81）mm，高（12.34±0.75）mm；利用沉淀、共混復合及冷凍干燥法制備出三維多孔納米級β磷酸三鈣／殼聚糖／聚己內酯(nβTCP

7、-CS-PCL)框架材料支架?！　?.2支架形態(tài)學觀察　將支架用利刀切開，以顯示內部結構，行大體與掃描電鏡(Hitachis520，Japan)觀察其宏觀及微觀形貌?！　?.3支架孔隙率、密度測定　采用Zhang氏液體置換法［1］，用量筒量取V1體積的無水乙醇，取一定質量(，200～350μm，400～550μm)支架的孔隙率及密度。　　1.4支架親水性測定　取3塊不同孔徑支架稱取質量(m0)，室溫下置入5ml去離子水中4h，于1、2、4、8、12、24、48h后取樣品，用濾紙吸凈樣品表面水分，稱其質量(m1)，計

8、算吸水率：吸水率=(m1-m0)／m1×100％，繪制吸水率隨時間變化的曲線?！　?.5降解測試　將支架樣品完全浸泡在37℃、pH7.4的0.1mol／L磷酸鹽緩沖液中進行降解試驗，定期(1、2、4、8、12、24、48h)取樣測試支架質量丟失率及分子量。支架質量丟失率=(m0-mx)／m0×100％，其中m0為降解前質量，mx代表各時段質量結果，以三氯甲烷