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64体育|多孔聚醚醚酮与钛镀层聚醚醚酮椎间融合器的冲击耐久性

近几年来,引入各类表面改性手段产生粗糙或微孔表面来强化椎间融合器的骨整合性能非常普遍。然而,这些表面特点可能在临床冲击过程中遭到损伤。佐治亚理工学院生物工程与生物科学研究所的研究人员比较了传统的光滑聚醚醚酮颈椎融合器与两种表面改性(具有微孔结构或等离子喷涂钛镀层的特点)聚醚醚酮融合器的冲击耐久性。

研究中使用了三种脊椎椎间融合器:平滑聚醚醚酮、等离子钛镀层聚醚醚酮和微孔聚醚醚酮(n=6)。在恒定的200N预负荷下,融合器在两个模拟椎骨的聚氨酯块之间遭到冲击等离子喷涂钛多孔表面,融合器的后缘放置在聚氨酯块之间的入口处,引导1磅重量以2.6m/s的速率撞击前表面,用以代表内科安装时的严打力。冲击不断重复,直至融合器完全遭到冲击。用显微计算机断层扫描检测冲击前后微孔聚醚醚酮的耐久性。用扫描电镜和能谱剖析评估钛镀层聚醚醚酮融合器冲击前后的覆盖度。

研究结果显示:多孔聚醚醚酮和光滑聚醚醚酮融合器表面损伤的宏观特点最小,而钛镀层融合器表现出显著的镀层耗损。定量的微孔聚醚醚酮变型表明,在冲击后等离子喷涂钛多孔表面,多孔结构保持了较高的孔隙率(>65%),且孔隙规格和深度的变化太小。扫描电镜和X射线能谱剖析表明,钛镀层在冲击后有很大的损失,表面粗糙度的增加也否认了这一点。扫描电镜显示光滑聚醚醚酮损伤最小,但表面粗糙度降低。

综上所述,虽然对椎间融合器进行表面改性有利于骨整合,但它们在冲击过程中容易遭到损伤和锈蚀。多孔聚醚醚酮融合器在模拟脊椎撞击过程中损伤最小,而钛镀层聚醚醚酮融合器丧失了大量的钛。

等离子喷涂钛多孔表面

图1 冲击试验装置。在200N轴向预压力下,以最大速率为2.6m/s的速率将1磅导向重量落在融合器前表面,使每位融合器在两个聚氨酯块之间撞击,直到该装置在两块之间完全撞击。

等离子喷涂钛多孔表面

图2 在冲击前(A)和冲击后(B)对微孔PEEK融合器的底部和侧面进行显微CT重建。与(A)相比,在(B)中可以见到微孔表面的轻微致密化,成对剖析表明,孔隙率(C)、孔径(D)和孔深(E)在撞击后略有增长,但仍保持了有利于骨生长的微孔结构(*p

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