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使用3D激光扫描显微镜评估人工骨替代材料的孔隙大小


使用3D激光扫描显微镜评估人工骨替代材料的孔隙大小

骨质流失可由多种原因引发。其中包括因肌肉和骨骼退化导致的骨折,而其由衰老或生活方式改变、骨肿瘤、骨髓炎和人工关节松动所造成。

为了替代骨质流失,可采用自体骨移植,即移植患者身体中其他部位的骨骼。这种技术的优点在于使用患者自体的活组织,没有免疫反应,且具有出色的骨形成能力。然而,采集可移植骨骼的手术过程会给患者的身体带来负担,而且采集的骨量可能不够。

人工骨移植是解决这些问题的有效方法。它们可用于填补骨缺损和间隙,从而稳定组织。多孔磷酸钙基陶瓷可呈块状、粒状和糊状。可根据骨缺损的形状和大小来选择这些形态,以适应可加工性。

填充材料中的孔隙直径最大可至100–200 µm,以促进成骨细胞的生长,或小至几微米,从而有利于向骨内供应空气和营养。在某些情况下,块状填充材料需要足够坚固,才能防止在手术或恢复过程中断裂。如果材料断裂,会影响愈合过程。

因此,控制孔隙大小及其比例是很重要的。因为孔隙大小和强度的分布极大地影响了骨替代材料的性能。

观察孔隙大小的挑战

直到现在,还在使用扫描电镜(SEM)和其他方法在嵌入树脂的小块填充材料上观察孔隙。然而,这些方法(例如样品破碎、树脂嵌入和SEM中的溅射)中涉及到的样品制备会让检查时间增加两到三天。现在,有了一种更快的方法,那就是3D激光扫描显微镜。

评估人工骨替代材料孔隙大小的测量解决方案

检查者可以使用3D激光扫描显微镜LEXT OLS5100系统快速评估人工骨替代材料的孔隙大小。这款显微镜将强大的测量功能与简单的工作流程相结合,让处于各种熟练程度的用户都可以轻松地测量面积比、孔径和孔深。

解决方案的好处:

  1. 使用波长405 nm的激光器时,只需将样品放在载物台上,即可立即开始无损检测。无需样品制备,这大大缩短了检查时间。
  2. 可以在一个平面内获取高度数据,从而进行更大范围的测量和观查。包括通过颗粒分析测量孔径和面积比,通过轮廓测量孔深以及3D显示。也可利用公差判断,根据设定标准对单个测量结果做出通过/不通过判断。
  3. 可在一个平面方向上拼接3D数据,在大范围内采集高准确数据。

颗粒分析(孔隙的面积比、最大直径、最大卡尺直径和等效圆直径)。

颗粒分析(孔隙的面积比、最大直径、最大卡尺直径和等效圆直径)。
使用10倍物镜采集并拼接成5 × 5的图像(5平方毫米)。

颗粒分析公差的确定。

颗粒分析公差的确定。

例如,在以等效直径为重点并检查大于特定尺寸的孔时,可为所有测得的颗粒显示通过/不通过判断。这可通过设置参考值和上下限(±)来完成,然后可传输到Microsoft Excel。

轮廓测量(孔深)。

轮廓测量(孔深)。

面积/体积测量(孔面积/体积)。

面积/体积测量(孔面积/体积)。

Olympus IMS

应用所使用的产品

具有出色精度和光学性能的LEXT™OLS5100激光扫描显微镜配备了让系统更加易于使用的智能工具。其能够快速高效完成亚微米级形貌和表面粗糙度的精确测量任务,既简化了工作流程又能让您获得可信赖的高质量数据。

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