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研究生:張維
研究生(外文):Chang, Wei
論文名稱:成份及形貌對積層製造鈦六鋁四釩植入物之骨整合的影響
論文名稱(外文):Impact of Composition and Geometry for Additive Manufacturing Ti-6Al-4V Implants on Osseointegration
指導教授:黃爾文
指導教授(外文):Huang, E-Wen
口試委員:鄒年棣王俊杰吳鉉忠黃爾文陳炳宜
口試委員(外文):Tsou, Nien-TiWang, Chun-ChiehWu, Hsuan-ChungHuang, E-WenChen, Pin-Yi
口試日期:2019-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:材料科學與工程學系所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:骨整合積層製造鈦六鋁四釩椎弓根釘
外文關鍵詞:OsseointegrationAdditive ManufacturingTi-6Al-4VPedicle Screw
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金屬植入物透過完善的生物力學中的骨整合技術,長期下來已經蓬勃發展。我們在利用積層製造出多孔隙最佳化的鈦六鋁四釩植入物,研究其在豬隻體內的自體骨中生長情況。目前已經能指出積層製造多孔隙的鈦六鋁四釩植入物和傳統無孔隙鈦合金植入物以及多孔隙的鉭金屬植入物在微結構下,骨骼生長狀況以積層製造多孔隙的鈦六鋁四釩最為出色。因此,以積層製造鈦六鋁四釩為主角的金屬陶瓷複合物,可望為骨頭提供更加良好生長環境,我們將會考量未受力與受力下,椎弓根釘植入脊椎骨後拔出的機械性質,比較摻雜生物活性玻璃前後的差異,另外也將利用穿透式X光顯微鏡,分析摻雜生物活性玻璃與最佳化形貌前後之骨整合情形,最後歸納出摻雜生物活性玻璃與最佳化對骨整合的影響。
A newly developed metallic-ceramic heterogeneous system is fabricated via additive manufacturing. The objective of this study is to investigate the host bone remodeled response to the metal ceramic implants in a porcine model. We employ Transmission X-ray Microscopy (TXM) coupled with quantification method to distinguish new bone and mature bone growth around the implants. Sanderson’s Rapid Bone Stain (RBS) technique for the staining of ground section histology is conducted to attest the mineralized mature bone growth in this metal ceramic compound obtained by Transmission X-ray Microscopy. The results show the newly-developed composite works better. The underlying mechanisms will be presented.mechanisms will be presented.
中文摘要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
一、 前言 1
二、 文獻回顧 2
2.1 積層製造-選擇性雷射融化 2
2.2 積層製造植入物 4
2.3 鈦六鋁四釩 5
2.4 骨生長機制 7
2.5 骨整合 8
2.6 應力遮蔽效應 9
2.7 生物活性玻璃 10
2.8 椎弓根釘形貌最佳化 11
2.9 Pullout力學測試 12
2.10 X-Ray分析 14
三、 實驗 15
3.1 實驗材料 15
3.2 實驗樣品製備 17
3.2.1 狗骨頭樣品 17
3.2.2 椎弓根釘 18
3.3 實驗流程 19
3.4 單軸拉伸測試 21
3.5 微結構觀察 22
3.5.1 表面研磨拋光 22
3.5.2 掃描式電子顯微鏡 23
3.6 Pullout實驗 24
3.6.1 樣品製備 25
3.6.2 實驗方法 26
3.7 X-Ray Computed Tomography (XCT) 27
3.8 穿透式X光顯微鏡 28
3.8.1 樣品製備 29
3.8.2 實驗方法 31
四、 實驗結果 33
4.1 單軸拉伸實驗結果 33
4.2 Electron backscatter diffraction (EBSD) 35
4.3 Pullout實驗- Stiffness 36
4.3.1 未受力- 植入後0月 37
4.3.2 未受力- 植入後4月 40
4.3.3 受力- 植入後4月 43
4.4 XCT量測骨體積 45
4.4.1 未受力- 植入後4月 46
4.4.2 受力- 植入後4月 47
4.5 穿透式X光顯微鏡觀察成熟骨生長 49
4.5.1 未受力- 植入後0月 51
4.5.2 受力- 植入後4月 53
五、 結果與討論 57
5.1 未受力- 生物活性玻璃對骨整合 57
5.2 未受力- 最佳化形貌對骨整合 61
5.3 受力- 生物活性玻璃對骨整合 62
5.4 受力- 最佳化形貌對骨整合 66
5.5 生物活性玻璃和最佳化對骨整合 68
六、 參考文獻 69
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