实验目的:多孔钛种植体可有效增加骨结合面积、提高种植体的生物力学相容性并在促进种植体骨结合的同时增强其强度。本研究采用3D打印术制备不同孔型及孔径的多孔钛合金试件并对其打印精度和机械性能进行分析,为个性化多孔钛合金种植体的制备提供理论依据和技术支持。实验方法:建立正立方体(Cube,C)、正八面体(Octahedron,O)和蜘蛛网横截面(Spider web cross-section,S)三种孔型的压缩和三点抗弯模型。各孔型含400μm、500μm、600μm三种孔径,每种孔径又分全孔组和含致密内核的梯度组。其中,400μm、500μm、600μm全孔组孔隙率依次为60%、65%、70%;而梯度组孔隙率依次为50%、55%、60%。选择500μm全孔组分别在横纵方向下进行选择性激光熔覆(Selective laser melting,SLM),根据表面形貌观察和失配率比较打印精度以确定打印方向。随后按照选定的方向打印所有压缩和三点抗弯试件,通过扫描电镜和能谱仪分析表面形貌和化学成分;通过压缩实验和三点抗弯实验计算抗压强度、压缩弹性模量、抗弯强度及弯曲弹性模量,进而评价机械性能。应用Graphpad 8.3进行统计学分析。实验结果:1、各孔型全孔组(孔径500μm)中,依据孔径和支架厚度失配率评价打印精度:横向呈S>O>C趋势,纵向呈O>S>C趋势;横向打印精度优于纵向。横打的C、O型压缩试件无法完整切割,S型压缩试件和所有抗弯试件均可完整切割。2、孔型不变时,试件打印精度呈随孔径增加而降低的趋势。3、压缩实验中,除孔径600μm的O型全孔组压缩弹性模量低于松质骨,其余试件的压缩弹性模量均在松质骨范围内;三点抗弯实验中,孔径600μm的O型全孔组弯曲弹性模量低于松质骨、孔径400μm及500μm的S型梯度组弯曲弹性模量达密质骨,其余试件弯曲弹性模量均在松质骨范围内。4、在孔型和分级设计相同的条件下,抗压强度、压缩弹性模量、抗弯强度及弯曲弹性模量等四种机械性能随孔径的增大而降低;压缩和弯曲弹性模量变化趋势分别与抗压和抗弯强度一致。在孔径和分级设计相同的条件下,S型较O型可显著增强四种机械性能。在孔径和孔型相同的条件下,梯度组较全孔组可显著增强四种机械性能。实验结论:1、SLM可打印出个性化多孔钛合金试件。2、本研究所有试件横向打印精度均优于纵向,横向打印精度由高到低依次为S、O、C型。3、抗压强度、压缩弹性模量、抗弯强度和弯曲弹性模量随孔径增加而降低,压缩弹性模量和弯曲弹性模量分别与抗压强度和抗弯强度的变化趋势一致;S型和致密内核可显著增强抗压强度、压缩弹性模量、抗弯强度和弯曲弹性模量;通过改变以上多孔设计参数可调节多孔钛合金弹性模量在天然骨范围内,从而增加其与天然骨间的生物力学相容性。