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目的:脊柱微创手术快速发展对椎间融合器外形尺寸提出更高的要求,医用钛合金已经广泛应用,增材制造技术取得重大进展。本课题的目的是1、测量腰椎退行性疾病相关解剖参数,评估需手术患者进行个体化定制腰椎间融合器的必要性。2、利用增材制造技术制备多孔钛合金椎间融合器。3、多孔钛合金椎间融合器的力学实验,探讨其可行性。方法:1、收集我科行椎间融合术的腰椎退行性疾病患者术前腰椎ct图像资料,共60例。利用surgimap软件测量退变腰椎相关解剖参数,分析退变腰椎解剖特征。2、选取合适的钛合金原材料,构建多孔单元结构,设计腰椎间融合器三维模型,利用EBM技术制造椎间融合器。3、通过与PEEK材料椎间融合器对比,测试EBM技术制备的多孔钛合金椎间融合器的力学性能。结果:1、L1-S1椎间隙中部高度均较同节段椎间隙前缘和后缘高度大,具有统计学意义。腰椎前后缘、中部椎间隙高度及腰椎后缘椎体高度均未表现显著递增趋势。男性L2、L3椎体后缘高度为33.89±2.08mm、33.51±2.15mm,分别高于女性的33.37±1.48mm、33.01±2.35mm,有明显统计学差异。腰椎间隙高度并未表现出从头到尾递增趋势,腰椎间隙高度普遍位于8-12mm。男性椎体各层面横径、矢状径均大于女性,有显著的统计学差异。L1-S1各椎体的矢状面径均小于横断面径,差别具有统计学意义。L1-L5的横断面径渐增大,S1略有减小。L5椎体矢状面径最大。L1上缘层面至S1上缘层面每个椎体上下缘横径均大于椎体中部横径,椎体上缘横径自L1到L5依次递增,椎体下缘横径自L1到L4依次递增而L5减小。椎体上缘、下缘及中部矢状径自L1到L5依次递增。2、选定45-105umTi-6Al-4V ELI粉末,融合器外型上采用双凸曲面立方体设计,长度为22-26mm,宽度为9-11mm,高8-12mm,孔隙率为63.6%,单元尺寸620um。3、多孔钛合金cage组平均屈服载荷为15.8±0.8kN、平均压缩刚度为 9.01±0.37 kN/mm 均大于 PEEK 组 13.04±0.41kN、8.49±0.11 kN/mm,差异有统计学意义。多孔钛合金组的平均压缩弹性模量1.41±0.07GPa与对照组3.52±0.13GPa有差异,差异有统计学意义。结论:1、腰椎退行性疾病患者存在腰椎解剖参数变异,尤其是椎间隙高度变化较大。批量化生产椎间融合器并不能完全满足临床需求,有必要进行个体化定制椎间融合器。2、EBM技术成功制备有规则多孔的钛合金椎间融合器,孔隙率为63.6%,单元尺寸620um。通过EBM技术可对金属结构参数进行调整改进优化,改变孔隙率、连通性以及孔洞直径大小等,最终有效控制支架的强度以及弹性模量,获取目标多孔钛合金椎间融合器。3、多孔钛合金椎间融合器屈服负荷,压缩刚度均优于PEEK材料,平均压缩弹性模量1.41±0.007GPa介于皮质骨和松质骨之间,有利于骨融合。