骨组织工程课件

骨组织工程前言骨缺损在临床上十分常见,治疗比较困难。如何促进骨缺损的尽快愈合,一直是骨科领域努力解决的问题。传统的治疗方法一般采用有自体骨移植、同种异体骨移植和人工骨材料替代,这些方法均不同程度地存在着来源局限且有创,免疫排斥及成骨能力不确定等缺点。前言上世纪80年代组织工程学的诞生，为骨缺损的临床治疗开辟了崭新的道路。组织工程支架的建构为骨缺损的临床治疗提供了可能。组织工程支架的三维重建运用组织工程学的方法，研究组织工程支架的三维重建及其生物材料实现，用程序实现支架重建与层层打印。若在建构的组织工程支架上植入种子细胞和生长因子后，能够使病变或损伤的骨组织恢复到天然状态，达到骨缺损修复的极致，从而为临床治疗骨缺损提供技术支持和保障。1、三维重构

基于断层数据的三维重构是现在国内外研究的热点,最初的应用是在医学领域。近年来,这项技术又与工业上兴起的RP技术相结合,根据重构的结果,辅以特殊材料快速制造出病体的替代品,这在外科手术中取得显著成效.1973年,第一台临床用的计算机断层扫描装置(CT)研制成功，随着电子计算机科学的发展,使对CT图像进行三维重构成为可能,由此发展起来一系列的三维重构理论。如1990年,德国应用快速制造技术研制出个体匹配性能较好的人工髋关节假肢;1997年,美国应用快速成型制造出人工下颌骨替代病变骨.台湾ChangGungUniversity和ChangGungMemorialHospital合作在计算机的辅助下成功的完成了一个八岁患儿的颅骨修复手术，医生在手术前利用3D-CT在计算机上重建了颅骨缺损部分的形状模型，再通过快速成型技术用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制造出移植的修补骨，与传统的手术方法相比，大大减少了手术时间，提高了手术效率，保障了手术的成功率。国内外研究现状清华大学与第四军医大学等单位合作，通过快速成型工艺开发了与人骨组织孔隙结构和材料结构高度类似的大断骨修复物，并在国际上率先完成了兔桡骨20mm节段性缺损修复试验，正在积极准备临床试验研究。上海交通大学与上海市第九人民医院合作，在国内首次将快速成型技术设计与制造的定做式人工关节用于临床实践。大连理工大学应用Pro/E软件实现人膝盖骨的三维重建美国的Stratasys公司在03和04年分别销售了545台和831台Dimension系列三维打印机，凭着这优异成绩连续两年超过了3DSystems公司，同样ZCorp公司也连续两年占据着销售量第二的位置。目前清华大学、西安交大、上海大学等国内科研院所也在积极研发此类设备。三维打印成型图片如下几图：3、三维支架材料分类：1、天然无机材料：珊瑚和珊瑚羟基磷灰石(coralhydroxyapatiteCHA)，陶瓷化骨(trueboneceramicTBC)，胶原(collogen)，壳聚糖(chitosan)，天然骨衍生材料(bioticbonederivedmaterials)2、人工合成的无机材料：主要以生物活性陶瓷和磷酸钙水泥(calciumphosphatecement，CPC)为主．3、常用的可降解合成高分子材料有聚乳酸(polymerlacticacid，PLA)、聚乙醇酸(polygly—collicacid，PGA)、以及其共聚物PLGA、和聚已内酯(polycaprolactam，PCL)等Vozzi等用微孔注射沉积法制备了PLGA三维多孔支架．该方法是在计算机控制下，通过三轴微孔沉积技术制备支架的，并能用计算机来控制三维支架的，孔径等参数．Narbat等采用溶剂浇铸法制成了羟基磷灰石-明胶的多孔组织工程支架。Xiong等用低温沉积技术制备了聚乳酸／磷酸三钙复合材料的三维多孔支架，通过该法制得的支架孔隙率高达89．6％以上，并且制得支架的机械强度高，可用于骨修复(2)二维断层图像分割和融合把一个断面图像划分为互不相交的多个区域,每个区域只包含同一属性组织(例如肌肉、骨骼等)。正确的分割是正确建模的前提。再将源图像分割的结果进行综合（即融合）。(3)多层图像的综合不同层图像的相互位置校准对整、层间插值和相同属性人体组织的三维合并。(4)建模存储及可视化显示采用合理数据结构存储三维数据,生成各种可视化显示。其流程如图2所示。

图2三维建模及可视化流程图数据采集及预处理分层图像分割多层对齐、插值、区域合并生成模型存储可视化显示三维立体打印的过程3、骨组织工程支架的材料实现根据支架的组织工程学的要求，选用聚乳酸（PLA）来完成腿骨支架。通过选用不同的制孔剂和采用不同的方法来提高支架的孔隙率和孔径，为支架提供更好的支持。

组织工程支架的制备技术1、纤维粘接技术(fiberbonding)2、微粒沥滤技术(particulateleaching)3、气体发泡技术(gasfoaming)4、相分离技术(phaseseparation)5、微孔注射法（microsyringedeposition）6、薄膜