摘要目的探讨采用3D打印技术制备的β-磷酸三钙(β-TCP)仿生骨支架的形态结构特点及其相关生物性能，并观察其修复新西兰兔股骨髁部骨缺损的效果。方法选取5~6月龄新西兰大白兔20只，随机分为支架组和空白组，每组10只；两组大白兔按造模术后采集标本的时间不同又分为两个亚组，每组5只。两组大白兔均于左侧股骨用环钻钻取直径约5 mm、长约10 mm的圆柱形松质骨块，建立股骨髁骨缺损模型。空白组截取的10个松质骨标本，使用微计算机断层扫描技术进行扫描，获得骨缺损标本的结构影像学数据，通过3D生物打印系统设计出相应的仿生骨支架模型，再以β-TCP作为打印材料，打印出20枚仿生骨支架。取10枚β-TCP支架测量高度、直径，电子显微镜下观察β-TCP支架孔道形态结构特点，测量大孔的直径和孔隙率，使用电子力学测试机测定β-TCP支架的弹性模量与抗压强度。空白组10只大白兔造模后不植入任何材料。支架组10只大白兔在造模后，将制备的10枚β-TCP支架植入骨缺损处。分别于术后第6、12周使用耳缘静脉推注空气方法处死空白组和支架组的各亚组大白兔，于骨缺损部位或植骨部位上下离断、截取长约10 mm骨段，制备切片，HE染色，观察骨组织生长情况；采用Lane-Sandhu组织学评分标准对骨组织修复情况进行评价。结果使用3D生物打印技术制备的20枚圆柱体β-TCP支架，与松质骨标本结构形态相似。支架高度(9.97±0.08)mm、直径(5.09±0.07)mm，松质骨标本高度(9.96±0.39)mm、直径(5.01±0.22)mm，支架与松质骨标本比较差异均无统计学意义(P值均>0.05)。扫描电镜观察到支架表面及内部呈均匀多孔状，孔径相互连通，大小相仿，孔隙分布较均匀，在大孔侧壁布满了微孔，外形多为近似圆形；其中大孔直径为(223.02±18.20)μm，孔隙率为74.02%±1.38%。松质骨标本大孔直径(227.02±31.20)μm，孔隙率为76.02%±3.29%，支架与松质骨标本比较差异均无统计学意义(P值均>0.05)。使用电子力学测试机测定支架的抗压强度为(2.93±0.65)MPa，弹性模量为95~190 MPa。骨组织切片HE染色：术后第6周，支架组植骨处可见较成熟的骨组织，骨小梁和骨髓组织增多，新生骨正在逐渐覆盖植骨材料，周围可见少量成骨细胞，出现少量新生骨并向材料内长入；空白组的骨缺损处周围有少量类骨组织形成，大量成纤维细胞和脂肪组织生长，未见明显成骨细胞及骨小梁结构。术后12周，支架组植骨处出现成熟的骨小梁和骨髓组织，有编织骨形成，新生骨量较多，部分材料已被吸收降解，材料存留较少；空白组的骨缺损处见少量骨组织从缺损边缘向内长入，大部分被成纤维细胞和脂肪组织填充。Lane-Sandhu组织学评分，术后6周、12周支架组分别为(5.2±0.3)、(8.1±1.2)分，空白组分别为(1.3±0.5)、(4.5±0.6)分，支架组评分均大于空白组，差异有统计学意义(t＝7.341、12.672, P值均<0.05)。结论3D生物打印技术制备的β-TCP仿生骨支架，与松质骨标本的骨组织解剖结构形态相似，且具有良好的生物力学性能，可以提供个体化的仿生骨支架，修复新西兰兔股骨髁部骨缺损的效果良好。
