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目的:本课题以颈椎解剖结构为依据,设计并研制出基于3D打印技术的新型颈椎多孔型金属网式融合器,并通过机械力学测试验证该网式融合器的力学安全性及有效性。方法:1、收集104例国人颈椎影像学数据资料,依据颈椎CT数据建立三维模型,测量椎体节段终板前后径、左右径、倾斜角及椎体节段高度等解剖学数据并分析颈椎解剖学特征及各测量值范围。在总结现有网式融合器(钛网)设计的基础上,根据解剖学测量数据设计新型3D打印多孔型金属网式融合器(3D打印钛网),并对其进行尸体标本操作实验验证。2、以传统网式融合器(传统颈椎钛网)为研究对照,对3D打印多孔型金属网式融合器进行机械力学性能测试,验证其作为颈椎内植物的力学安全性及有效性。结果:1、从104例国人颈椎影像学数据资料统计分析可知:椎体节段上端终板倾斜角∠α(4.50°±3.82°)大于椎体节段下端终板倾斜角∠β(3.96°±3.35°)(P<0.05);椎体节段前后缘平均高度(21.26mm±1.87mm);颈椎椎体终板宽度(24.70mm±3.09mm)、深度(15.24mm±1.39mm)。椎体终板宽度、深度均从C3-C7节段整体呈逐渐上升的趋势分布(P_宽<0.05,P_深<0.05),男女比较差异均具有统计学意义(P_宽<0.05,P_深<0.05)。2、针对传统颈椎钛网结构设计与人体颈椎的解剖结构差异,本研究对钛网进行改进,设计并研制3D打印颈椎多孔型金属网式融合器(3D打印钛网)。本融合器依据颈椎解剖学测量参数,设置有不同梯度化规格,使融合器与人颈椎解剖结构相适应;同时结合3D打印技术制造的桁架结构(类骨小梁结构)能改善融合器力学性能,从而减少传统颈椎钛网因结构设计缺陷及力学性能不匹配造成的植入物下沉,植骨不融合情况。3、静态力学实验中,实验组(3D打印钛网组)压缩刚度(12799.55N/mm±823.23 N/mm)高于对照组(传统颈椎钛网组)压缩刚度(10733.43N/mm±1516.71N/mm),拥有更佳的抗轴向压缩性能。同时实验组模拟骨刚度K_P值(269.96 N/mm±16.65 N/mm)大于对照组模拟骨刚度K_P值(174.92 N/mm±14.21 N/mm),说明实验组钛网具有更好的抗沉陷性能。在动态力学实验测试中实验组抗疲劳力学性能低于对照组,在正常生理疲劳载荷下,两组融合器均能满足椎体间支撑的力学要求。结论:1、依据颈椎解剖学测量结果设计的3D打印颈椎多孔型金属网式融合器,与颈椎解剖结构相匹配,能有效重建颈椎解剖结构。2、3D打印颈椎多孔型金属网式融合器与传统颈椎钛网相比,在满足临床力学需求的同时,有更高的抗轴向压缩与抗沉陷性能。