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Er:YAG激光加工人骨表面形貌的演变

DOI：10.1007/s10103-019-02927-w 期刊：Lasers in Medical Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 迄今为止，关于骨组织激光加工的研究仅局限于钻孔和切割这两种分别对应一维和二维的加工方式。此外，激光加工区域的表面形貌鲜少得到详细探究。鉴于此，本研究采用三维激光加工技术处理人体骨骼，并报道了骨组织激光加工区域内形成的独特表面形貌。通过使用多个部分重叠的脉冲及激光轨迹（相邻轨迹中心间距0.3毫米）进行三维激光加工以去除大块骨组织。实验采用二极管泵浦脉冲铒钇铝石榴石激光器（波长2940纳米），并在照射部位持续喷射冷却水。利用扫描电子显微镜、能谱分析和X射线显微计算机断层扫描评估了骨组织激光加工区域形成的表面形貌。该独特形貌表现为细胞状/沟道状支架结构——由固体脊环绕的互连孔隙构成，形成于人体结构性骨组织的激光加工区域。研究借助热动力学模型提出并阐释了这种形貌演化背后的物理机制。
作者： Mangesh V. Pantawane，Richard T. Chipper，William B. Robertson，Riaz J.K. Khan，Daniel P. Fick，Narendra B. Dahotre
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究人体骨激光加工区域内形成的独特表面形貌及其演化背后的物理机制。

研究成果

采用二极管泵浦铒激光对人类骨骼进行三维加工后，在骨组织的松质骨加工区域内形成了具有相互连通孔隙的细胞状/通道状支架结构，这些孔隙周围环绕着坚固的骨小梁脊。热汽化似乎是激光加工过程中主要的材料去除机制。这种在激光-骨相互作用区域原位生成的独特细胞状/通道状支架结构，可能为快速组织整合、种植体位点制备及骨移植处理带来潜在优势。

研究不足

该研究仅聚焦于在一种激光烧蚀参数组合下对人类骨骼进行激光加工。加工骨骼时所采用的激光参数可调控细胞/通道化支架的多种特性。

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