1 Principiul tehnic este trecerea de la modele de computer la adaptabilitatea biomecanică . adaptabilitatea analitică .
Surse de fascicul de înaltă energie sunt utilizate în imprimarea metalică 3D, cum ar fi topirea fasciculului de electroni (EBM) și topirea laser selectivă (SLM), pentru a topi pulberi metalice un strat la un moment dat, creând structuri solide și complexe direct . principalele beneficii urmează de la:
Adaptare individualizată: Folosind date CT/RMN pacient, este construit un model 3D pentru a obține o precizie de potrivire geometrică de 0,1 milimetri cu osul natural;
Crearea de găuri în formă de miere (cu dimensiuni între 200-800 μm și o porozitate de 60-80%) pentru a imita structura osului natural ajută rigiditatea materialului (1-10 GPA) se potrivește mai bine cu rigiditatea osului dur (aproximativ 18 gpa) și soft (aproximativ 0.1-2} gpa) {
Creăm caneluri minuscule pe suprafața implantului pentru a ghida creșterea celulelor într -o direcție specifică, pentru a promova dezvoltarea vaselor de sânge pe canale interne și pentru a crea un mediu de vindecare care imită condițiile naturale .
2 Inovația materială: meșteșugul proprietăților mecanice de jonglerie cu biocompatibilitate
Chiar dacă aliajul de titaniu utilizat pe scară largă (TI6Al4V) este excelent pentru a se lipi de os și a lupta împotriva ruginii, modulul său elastic de 110 GPa poate provoca o problemă numită Stres Scuting . Următoarea generație de sisteme materiale face progrese în depășirea acestei bariere .}
Aliajele Ti ta (75 GPa) și Ti Nb (45 GPa) își schimbă structura de zăbrele cu elemente tantal/niobium, ceea ce le face mai rigide și mai asemănătoare cu osul .
Utilizarea tehnologiei de topire a patului cu pulbere laser pentru a construi găuri de gradient scade modulul elastic total al implantului la 5-20 GPA .
Depunerea acoperirii unui aliaj de titan cu hidroxiapatită (HA) sau bioglass (ca 45S5) va îmbunătăți lipirea celulelor care formează oase și acumularea de material osos .
3 De la imitație anatomică la reconstrucție funcțională biologică, filozofie de proiectare
Proiectarea osoasă artificială intră pe tărâmul remodelării funcționale după depășirea potrivirii formei:
Metoda de optimizare a topologiei folosește analiza elementelor finite pentru a imita modul în care încărcările sunt distribuite în corp, găsind cea mai bună modalitate de a gestiona stresul, utilizând cea mai mică cantitate de material .
Controlul porozității la diferite niveluri: pori mici (<100 μm) affect how cells act, creating a supportive structure of "vascular bone units" while designing larger pores: Make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5-2 mm per year to transition from a "temporary support to permanent bone tissue." er pores: Make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5–2 mm per year to transition from a "temporary support to permanent bone tissue." They make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5–2 mm per year to achieve the change from "temporary support to permanent bone tissue."
Design adaptiv dinamic: faceți un aliaj de zinc care combate bacteriile și un aliaj de magneziu biodegradabil care se descompune cu o viteză de 0.5-2 mm pe an pentru a obține schimbarea de la un „suport temporar la țesutul osos permanent .”
4 Fabricarea sistemului folosește o precizie ridicată și necesită un control precis, de la date la practica clinică . practică nicală . practică nicală . Practica nicală Practică clinică .
Șase faze principale cuprind întregul proces de fabricație . Sistemul folosește un proces ridicat:
Cu o protecție împotriva gazelor inerte, lipirea metalurgică se întâmplă atunci când laserul atinge pulberea, cu grosimea stratului setată între 20 și 50 μm . Grosimea este setată între 20 și 50 μm .}
Creați fișiere STL imprimabile cu mimice pentru a reproduce mediul biomecanic în urma implantării .
Cu o protecție împotriva gazelor inerte, lipirea metalurgică se întâmplă atunci când laserul atinge pulberea, cu grosimea stratului setat între 20 și50 μm .
Presarea izostatică fierbinte elimină tensiunea internă; Lustruirea electrochimică îmbunătățește netezimea suprafeței la RA 1 . 6 μm.
Microscopic CT testing for pore connectivity, universal testing machine testing for compressive strength (>200 MPA);
Sterilizarea Gamma Ray garantează sterilitatea cu o durată de valabilitate de mai mult de cinci ani .
5 Aplicații clinice: saltul de la laborator la tabelul de operare
Operația de rezecție toracică în bloc al șaptea a spitalului Ovzhongshan a obținut reparația stabilității corpului coloanei vertebrale în timp real prin imprimarea 3D; Operația de rezecție toracică în bloc a obținut repararea stabilității corpului coloanei vertebrale prin imprimare 3D; Operația de rezecție toracică în bloc a obținut repararea stabilității corpului coloanei vertebrale prin imprimare 3D; Operația de rezecție toracică în bloc a obținut repararea stabilității corpului coloanei vertebrale prin imprimare 3D; Operația de rezecție toracică în bloc a obținut repararea stabilității corpului coloanei vertebrale prin imprimare 3D; Operațiunile de implant au fost efectuate la nivel mondial, mai ales pentru:
Operațiunea de rezecție toracică în bloc din Zhongshan al șaptelea spital a obținut repararea stabilității corpului coloanei vertebrale prin imprimare 3D;
Reparație complexă a fracturilor: Institutul Fraunhofer din Germania care imită oasele care imită oasele trabeculare taie timpul de vindecare cu 40%.
Cupa acetabulară tipărită 3D de la sinteturile companiei elvețiene scade rata de slăbire la sub 2% cu ajutorul unei construcții poroase .
6 provocări și dificultăți viitoare: Fabricarea de precizie pentru regenerare inteligentă:
Oasele tipărite metalice 3D au încă trei probleme principale, în ciuda avantajelor mari tehnologice:
Controlul costurilor: Costurile consumabile de echipamente sunt de trei până la cinci ori mai mari ale metodelor convenționale;
Eficiență de imprimare: un singur articol durează 12 până la 24 de ore pentru a produce .
Obstacole de reglementare: FDA din SUA și UE CE au certificat doar câteva mărfuri din întreaga lume .
Dezvoltarea viitoare se va concentra pe următoarele domenii:
Dezvoltăm aliaje de memorie de formă care permit implanturilor să se adapteze și să se deformeze atunci când sunt încălzite la temperaturi specifice din corp .
Combinarea celulelor și a factorilor de creștere permite atingerea integrării „transplantului de cultură de imprimare ."
Senzorii integrați urmăresc integrarea oaselor și trimit feedback în timp real prin transmisie wireless, acționând astfel ca monitorizare inteligentă .
https: // www . China -3 dprinting . com/metal -3 d-impring/slm -3 d-impringing-metal . html