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目的:将组织工程学（TE）、逆向工程（RE）、计算机辅助设计（CAD）、快速成型（RP）、超临界CO2流体萃取（SFE-CO2）等新技术结合起来,采用计算机辅助分析骨软骨病变范围,CAD设计病变切除区域,研究计算机辅助组织工程（CATE）定制与骨软骨病变切除区域外形匹配的骨软骨复合组织和紧密匹配植入体内方法,为骨软骨病损精确修复提供新方法。方法:1.临床收集股骨头坏死行全髋置换术病例20例,术前均行髋部CT及MRI扫描,获得的二维图像通过计算机辅助三维重建,准确计算股骨头及坏死区域体积,与术后实体标本进行对比研究。2.体外分离兔关节软骨,采用酶消化法分离培养原代软骨细胞,并对其进行形态学、组织学鉴定。3.以关节软骨细胞为种子细胞,纤维蛋白凝胶为支架,将体外培养扩增的兔关节软骨细胞按不同的细胞接种浓度种植到支架材料上,进行体外培养实验,探讨适宜的接种浓度。4.体外分离兔胫骨骨膜,采用植块分批消化培养法分离培养原代成骨细胞,并对其进行形态、组织学鉴定。5.CAD设计、选区激光熔化直接快速成型制备手术器械及模板。6.计算机辅助结合SFE-CO2技术制作个性化骨软骨植入物支架。7.以比格犬为实验动物,计算机辅助精确切除股骨头中央1/3骨软骨组织,植入外形精确匹配的组织工程骨软骨复合物,观察骨软骨组织再生修复过程。结果:1.股骨头CT图像进行计算机三维重建,可精确计算出股骨头体积;对股骨头坏死区域MR图像进行三维重建可以精确计算坏死区域体积;与手术获取的实体标本测量结果接近。2.酶消化法获得的原代软骨细胞呈圆球形,培养第2～5天细胞处于对数生长期,7日之内细胞活性均保持在90%以上;HE染色、甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组化染色及透射电镜观察均见软骨细胞特征性表现。3.纤维蛋白凝胶支架与细胞复合容易,100%的细胞上架率;通过大体观察、HE染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色认为5×107/ml为接种于纤维蛋白凝胶支架的最佳种子细胞接种浓度。4.植块分批消化培养获取原代骨膜成骨细胞较传统方法容易,培养的成骨细胞活性较好;HE染色、透射电镜、AKP染色均有成骨细胞特征性表达。5.CAD设计以及RP制作个性化手术模板,可用于术中辅助、精确制作股骨头中央1/3骨软骨缺损模型;CAD设计以及RP制作植入物修剪模板可以辅助制作与骨缺损外形匹配的异体骨支架。6.计算机辅助制作的异体骨支架与设计的骨缺损区域完全匹配,采用超临界CO2流体萃取以及30%H2O2可以去除异体骨主要抗原物质-脂蛋白,经扫描电镜等一系列观察,处理的异体骨内部形态结构适合作为负重区域组织工程骨支架。7.将成骨细胞-异体骨支架复合物及软骨细胞-纤维蛋白凝胶支架复合物匹配、紧密嵌合植入体内骨软骨缺损区域,促进了骨软骨组织再生修复过程。结论:1.采用组织工程学技术可以制备出一种新颖、高效和“活”的组织修复材料-骨软骨复合组织。2.计算机辅助组织工程技术是一种新颖的方法,设计精确,能准确制备与骨软骨病变切除区域外形匹配的骨软骨复合组织,并准确、匹配地植入体内,为骨软骨病损精确修复提供了新方法。