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目的:探索微球类造孔剂组合堆积方式对磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC)孔隙连通和孔隙率的影响,为形成有效多孔结构复合物提供理论指导。方法:1.构建球体堆积数学理论模型:构建四种微球堆积方式的数学模型,并分别计算其粒径关系、球体堆积密度和球体连通指数。2.实际微球堆积实验(微球粒径关系对连通性的影响):引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作为研究工具,选取四种不同粒径比微球作为实验组:15μm/100μmPMMA 微球与 CPC 复合;50μm/100μmPMMA 微球与CPC复合;15μm/20μmPMMA微球与CPC复合;100μmPMMA微球与CPC复合。四组微球占复合物体积比均为55. 9%。扫描电镜观察PMMA微球堆积,计算微球连通指数。3.实际微球堆积实验(微球体积对孔隙率的影响):使用15μm、20μm、50μm和100μm 4种PMMA微球与CPC复合,每种微球占复合物的体积比分别为20%、40%和60%,分别编组为A1组、A2组和A3组;B1组、B2组和B3组;C1组、C2组和C3组;D1组、D2组和D3组及单纯CPC组(E组)。观察复合物煅烧后内部孔隙,并用密度法计算孔隙率。实验数据用SPSS16. 0统计软件进行统计。结果:1.数学模型计算结果:四种数学理论模型的粒径关系分别为0.15:1,0.41:1,0.7:1 和 1:1;球体堆积密度分别为 60.8%、55.99%、55.9%和60. 4%,球体连通指数分别为1.50、1.60、1.67和1.71。2.球体连通指数计算结果:15μm/100μmPMMA微球、50μm/100μmPMMA 微球、15μm/20μmPMMA 及 l00μmPMMA 微球与 CPC复合物的球体连通指数分别为0.18±0.07, 0.21 ±0.04, 0.46±0.09和0.45±0.09。3.扫描电镜发现PMMA微球/CPC复合物锻烧后材料断面相较于CPC对照组有较多孔隙,随着PMMA微球粒径的增大,孔隙直径增大;随着PMMA微球体积比的增大,孔隙数目增多。A1组的孔隙率为(56.9±1.0)%、A2 组(64.8±1.9) %、A3 组(77. 9±1.3) %、B1 组(56. 6± 1. 1) %、B2组(63.8±0.9)%、B3组(78.7±0.6)%、(C1组(56.8±1.3)%、C22(64. 8±2. 6) %、C3 组(77. 4±0. 3) %、D1 组(57. 0±0. 9) %、D2 组(65. 3± 1.4) %、D3 组(77.8±0.9) %、CPC 对照组的孔隙率为(40.3±1.5) %,PMMA微球/CPC复合物的孔隙率明显增高(P<0. 05)。同一体积比下,各粒径PMMA微球/CPC复合物的孔隙率没有统计学差异(P>0. 05);同一粒径时,不同体积比间有统计学差异(P<0. 05)。结论:1.提出了一个表征孔隙连通的量化指标——孔隙连通指数,孔隙连通指数越高,孔隙连通性越好。2.球体连通指数随两种微球粒径比的增大而增大,粒径比大于0.7时,球体连通指数更高,连通性更好。3.将微球与CPC进行复合,随着微球体积比的增大,复合物的孔隙率增加,但孔隙率的增加与微球粒度无关。