Yeni Tədqiqat Titan Tibbi İmplantların Yüksək Effektivliyini Tapdı

3D çap titan prosesi

Ənənəvi proseslə müqayisədə, fərdiləşdirilmiş cərrahi implant fiqurlarının istehsalı üçün 3D çap texnologiyasının üstünlükləri əsasən aşağıdakılarda əks olunur: 3D çap sərbəst formalaşdırma xüsusiyyətləri daxili implantı tez və dəqiq şəkildə fərdiləşdirə bilər, ənənəvi universal implant fiqurunun formasının insan orqanizmi ilə uyğunsuzluğunu aradan qaldıra bilər və onun mexaniki xüsusiyyətləri standart problemlərə uyğun deyil; Mürəkkəb strukturların və çətin emal olunan məhsulların istehsalında fərdiləşdirilmiş mikro strukturlar, xüsusən strukturlar vasitəsilə məsaməli, nəinki spesifik fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərə cavab verə bilər, həm də biohistouyğunluğu artıra bilər.

Bu üstünlüklər silsiləsi stressdən qorunma və implantların aşağı bioloji aktivliyi kimi ümumi problemləri effektiv şəkildə aradan qaldıra bilər. Hal-hazırda, ən çox istifadə edilən və ən çox istifadə edilən 3D çap titan ərintiləri SLM texnologiyası və EBM texnologiyasıdır.

Selektiv Lazer Əriməsi (SLM) sürətli ərimə əmələ gəlməsinə nail olmaq üçün əvvəlcədən döşənmiş toz materiallarını seçici şəkildə şüalandırmaq üçün istilik mənbəyi kimi lazerdən istifadə edir. Əsas iş prinsipi ondan ibarətdir ki, inert qazdan qorunma mühiti altında alət və avadanlıq hər bir toz təbəqəsini seçmək və əritmək üçün sistemin dizayn rejimi tərəfindən yaradılan doldurma tarama yoluna uyğun olaraq lazer şüasını idarə edir.

Sonra platforma aşağı salınır, yenidən toz qoyulur və bütün forma əmələ gələnə qədər sinterləmə təkrarlanır. İnert qazdan qorunma metalın yüksək temperaturda digər qazlarla reaksiya verməsinin qarşısını alır. SLM texnologiyası formalaşdırma materiallarının çox geniş çeşididir, materiala qənaət edir və təkrar istifadə edilə bilər, kompleks dəstək sistemini layihələndirməyə və hazırlamağa ehtiyac yoxdur, bu üstünlüklər silsiləsi SLM texnologiyasının getdikcə daha geniş istifadə edilməsinə səbəb olur.

Bununla belə, SLM-in bəzi çatışmazlıqları da var: məhdud lazer gücü və skan edən qalvanometrin əyilmə bucağı səbəbindən SLM tərəfindən hazırlanan hissələrin ölçü diapazonu məhdud olacaq; Yüksək güclü lazerlər və yüksək keyfiyyətli optik avadanlıqların istehsalı baha başa gəlir, bu da müəyyən dərəcədə iqtisadi yükü artırır. SLM texnologiyasında toz materialların istifadəsi səbəbindən qəliblənmiş hissələrin səthinin keyfiyyəti problemli ola bilər ki, bu da sonrakı işlər üçün istifadə ediləcək məhsulun ikincil emalını tələb edir; Emal prosesində sferoidləşmə və əyilmə qüsurları da baş verə bilər ki, bu da emal prosedurunu ciddi şəkildə optimallaşdırmaq üçün əlavə bir addım tələb edir.

Onun iş prinsipi: əvvəlcədən örtülmüş toz, yüksək temperatur və hətta ərimə istehsal etmək üçün toz təbəqəsini skan etmək üçün yerli kiçik sahədə yüksək enerji istehsal etməyə fokuslandıqdan sonra yüksək enerjili elektron şüasının əyilməsi, elektron şüası vasitəsilə davamlı tarama vasitəsilə ərimə hovuzunun birləşməsi və bərkiməsi arasında enerji istehsal edir, xətti və müstəvi metal təbəqəyə birləşdirilir.

Cari təbəqəni bitirdikdən sonra meydana gəlmək üçün toz qoymaq əməliyyatını təkrarlayın. İstehsal prosesində EBM materialın yüksək möhkəmliyini təmin etmək və ərintinin oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün əsl hava ərimə mühitini qəbul edir. SLM ilə müqayisədə EBM-nin əsas üstünlükləri aşağıdakılardır: elektron şüa gücünün səmərəli istehsalı daha az enerji istehlak edir, istehsal sürəti yüksəkdir, beləliklə bütün maşının faktiki ümumi gücü yüksəkdir; Elektron şüasının əyilməsi avadanlıq hissəsinin hərəkətinə ehtiyac duymur, bu da tarama sürətini daha da yaxşılaşdırır. Yaxşı istilik mühiti 3D çap edilmiş hissələrin forma sabitliyini təmin edir, onun statik mexaniki xassələrini təmin edir, bioloji tələblərə cavab verir və metal toz da təkrar emal edilə bilər.

3D çap edilmiş cərrahi implantların vəziyyəti və tərəqqisi

3D çaplı cərrahi implantlar və ortopediyalar osteologiya sahəsində perspektivli tətbiq perspektivinə malikdir. İndi daha çox var3D çaplı implant materiallarıməsələn, eşitmə QİÇS, protez əzalar, fərdi ortopedik cərrahiyyə təlimatları, süni oynaqlar, süni xarici qulaqlar, fərdiləşdirilmiş diş implantları və klinik fərdiləşdirilmiş müalicədə digər tətbiqlər. Məlumatlara görə, 2014-cü ildə Pekin Universitetinin tədqiqatçıları 12 yaşlı uşağa mikro deşiklərə malik fərdiləşdirilmiş 3D çap edilmiş süni onurğa sütununu uğurla implantasiya ediblər ki, bu da dünyada ilk hadisə olub. Elə həmin il həkimlər və elm adamları Şotlandiyada 5 yaşlı qıza 3D çap olunmuş protez xurma taxdılar.

Xalq Azadlıq Ordusunun 411-ci Hospitalının Stomatologiya İxtisas Mərkəzi hemimaksiller rezeksiyası olan xəstə üçün yüksək fərdiləşdirilmiş anatomiya simulyasiyası ilə mandibulyar titan ərintisi implantını sifariş etmək və implantasiya etmək üçün EBM texnologiyasından uğurla istifadə etdi. Əməliyyat zamanı xəstə çənə sümüyünün rezeksiyası və fərdi funksional təmiri bir vaxtda başa çatdırılıb, qüsurlu çənə sümüyü fərdi qaydada təmir edilərək rekonstruksiya edilib. Əməliyyatdan sonrakı effekt qənaətbəxş idi. Lethaus B və digər tədqiqatçılar mandibulyar rezeksiyası olan 20 xəstədə sümük və mikrovaskulyar qapaqların rekonstruksiyası üçün 3D çap texnologiyasından istifadə etmişlər ki, bu da əməliyyat müddətini qısaltmış və əməliyyat keyfiyyətini yaxşılaşdırmış və əməliyyatdan sonrakı effekt yaxşı olmuşdur. Son illərdə oxşar xəbərlər və araşdırmalar sonsuz bir axınla ortaya çıxdı ki, bu da tibb sahəsində 3D çapın yaxşı tətbiqi perspektivlərini tam əks etdirir.

Ortopedik məhsullarla yanaşı, 3D çaplı cərrahi implant materialları da tədricən kommersiya və bazara doğru irəliləyir. 2007-ci ildə İtaliyanın Adler Ortho və LIma-LTO şirkəti tərəfindən hazırlanmış sərt toxuma iskeleləri olan bioprinted 3D çaplı asetabulum fincanları CE sertifikatından keçdi. Exactech-in məhsulu 2010-cu ildə FDA tərəfindən təsdiqlənib. 2009-cu ildə Amerika AMT şirkəti tərəfindən 3D çapdan istifadə etməklə istehsal olunan tam titan gövdəli birləşmə cihazı da AB CE sertifikatından keçdi. 2013-cü ildə ABŞ-da ilk bioprinted kəllə implantı məhsulu FDA tərəfindən təsdiqləndi ki, bu da dünyanın ilk fərdiləşdirilmiş 3D çaplı PEEK kəllə implantı rəqəmidir.

Bu əsasda, 2014-cü ildə Amerika Birləşmiş Ştatlarının Oksford Şirkəti üz-çənə sümüyü məhsullarının 3D çapı (5IOK rejimi) üçün FDA təsdiqini aldı. Bundan əlavə, bildirilir ki, 2015-ci ilin sentyabr ayında Pekin Tibb Üçüncü Xəstəxanası və Pekin Aikang Yicheng Medical Equipment Co., LTD. tərəfindən hazırlanmış 3D çaplı insan implantı - süni omba oynağı Dövlət Qida və Dərman İdarəsi tərəfindən qeydiyyata alınıb. 3D çaplı omba eklemi "kütləvi istehsal mərhələsinə" daxil olub, bu isə o deməkdir ki, Çinin 3D çap implantları da istehsal mərhələsinə qədəm qoyub.

3D çap texnologiyası tibb elmi və texnologiya innovasiyalarında getdikcə daha mühüm rol nümayiş etdirir və müxtəlif fərdiləşdirilmiş implant protezlərinin, protez ətrafların, diş implantlarının və digər aspektlərin tədqiqi və tətbiqi də getdikcə daha genişdir. Beləliklə, bu yeni proseslə hazırlanan implantların biotəhlükəsizliyinin qiymətləndirilməsi getdikcə daha çox diqqət tələb edir.

3D çap titanının biotəhlükəsizliyi üzrə tədqiqat

Biotibbi materialların təhlükəsizliyi əsasən toxumalar və materiallar arasında qarşılıqlı təsirdə əks olunur. Biotibbi metal materialların implantasiya edilmiş cihazların standartlarına cavab verməsi üçün insan orqanizmində implantasiya nəticəsində yaranan reaksiyanın məqbul səviyyədə olması və eyni zamanda, materialın strukturunda və xassələrində keyfiyyət dəyişikliklərinə səbəb olmamasını tələb etmək lazımdır. İnsan orqanizmi ilə insan orqanizmi arasındakı qarşılıqlı əlaqə əsasən onun biouyğunluğunda və bioloji funksiyasında əks olunur.

Odur ki, implant insan orqanizminə implantasiya edildikdən sonra insan hüceyrələrində, qanında və orqanlarında allergiya, iltihab və kimya, insan yad cisimlərinin rədd edilməsi kimi mənfi reaksiyalara səbəb olmamalıdır. Eyni zamanda, uzun müddət implantasiya edilməli olan implantların yaxşı statik mexaniki xüsusiyyətlərə, yəni kifayət qədər möhkəmliyə, uyğun elastik modula, yüksək dayanıqlığa, yaxşı korroziyaya davamlılığa və davamlı davamlılığa malik olması da tələb olunur. İndi titan ərintinin cərrahi implantasiyası klinik praktikada geniş istifadə olunur və biouyğunluq tədqiqatı da yetkindir. Buna görə də, 3D çap ilə əlaqəli titan ərintisi hissələrinin təhlükəsizliyi əsasən onun biyomekanik funksiyasının təhlükəsizliyinə diqqət yetirir.

3D çap edilmiş metal implantın mexaniki xüsusiyyətlər, korroziyaya davamlılıq və biouyğunluq baxımından ənənəvi prosesin ümumi implant məhsulları ilə müqayisə oluna biləcəyi və ərinti implantının bəzi statik mexaniki xüsusiyyətlərinin klinik tətbiqə və milli standartlara cavab verə biləcəyinə dair araşdırmalar hələ də davam edir. 3D çap titan implantlarının qismən statik mexaniki xüsusiyyətlərinin klinik ehtiyacları ödəyə biləcəyi aşkar edilmişdir. EBM texnikası ilə hazırlanmış Ti6A14V nümunələri birbaşa dartılma testi və isti izostatik presləmə testi ilə sınaqdan keçirilmişdir. Nəticələr göstərdi ki, TI6A14V nümunələrinin gücü döymə standartını üstələyib.

SLM texnologiyası ilə hazırlanan Co-Cr-Mo ərintinin korroziyaya davamlılığı ənənəvi proseslə hazırlanan ərintininkinə bənzəyir və simulyasiya edilmiş tüpürcək mühitində ion həllinin miqdarı ənənəvi proses ərintisi ilə müqayisədə daha az 3D çapdır. DMLS texnologiyası ilə hazırlanan Ti6A14V məhsulunun EOS şirkəti tərəfindən ağlabatan post-emal vasitəsilə ənənəvi döymə ilə eyni statik mexaniki xüsusiyyətlərə və yorğunluğa qarşı müqavimətə malik olduğu müəyyən edilmişdir. EBM tərəfindən hazırlanmış məsaməli titan ərintisi olan fəqərələri birləşdirən cihaz keçi bədəninə implantasiya edilmiş və qoyunların boyun füzyon modelində yaxşı nəticələr əldə etmişdir. Sümük-material interfeysi PEEK füzyon cihazından daha yaxşı idi.

Klinik olaraq, titan ərintinin elastik modulu və digər mexaniki xüsusiyyətləri insan sümüyünün xüsusiyyətlərinə uyğun gəlmir ki, bu da implantın periferik sümük toxumasında "stressdən qorunma" fenomeninə gətirib çıxaracaq və osteoporoza səbəb olacaq, nəticədə sümüyün sorulması, boşaldılması və implantın itirilməsi və uğursuzluq. Titan implantları ilə bu problemi azaltmaq üçün gözenekli quruluşlu implantlar tədqiqatçıların gözünə girdi. İndi tədqiqatlar göstərdi ki, 3D çap implantların elastik modulunu və mexaniki xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün yüksək dəqiqliklə mikrostrukturunu tənzimləyə bilər ki, insan sümük toxuması ilə uyğunlaşsın və müvafiq fizioloji yükün təmin edilməsi əsasında biomexaniki funksiyaları daha da təkmilləşdirə bilsin.

Ti6AI4V gövdəsinin idarə olunan strukturu EBM formalaşdırma texnologiyası ilə hazırlanmışdır və daxili boşluq strukturunun 3D çap məhsullarının strukturunda EBM-nin dəqiq nəzarətinə nail olan skan edən elektron mikroskop altında nəzəri dizayna uyğun olduğu müəyyən edilmişdir. Mexanik performans testi vasitəsilə müvafiq sıxılma gücü 163MPa və elastik modul 14MPa 60.1% məsamə məsaməliliyi ilə insan sümüyünün yaxınlığına bərabərdir. In vitro hüceyrə mədəniyyəti də yaxşı hüceyrə uyğunluğu göstərdi.

Məsaməli iskelelər dizayn parametrlərinin optimallaşdırılması yolu ilə EBM texnologiyası ilə hazırlanmış və onların mexaniki xassələri qiymətləndirilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, layihələndirilmiş məsaməli materialların biomexanikası faza uyğunluğu və implantasiya uyğunluğunun simulyasiyasında yüksək dərəcədə üstünlüyə malikdir. Məsamə nisbətinin sümük böyüməsinə təsirini araşdırmaq üçün SLM tərəfindən hazırlanmış 300gm, 600gm və 900~tm olan üç növ məsaməli titan dovşan tibiasına implantasiya edilmişdir. Nəticələr göstərdi ki, 600~m məsaməli struktura malik sümük toxuması daha yaxşı uzunluğa və biouyğunluğa malikdir.

Sümük böyüməsi nöqteyi-nəzərindən, tənzimlənən gözeneklilik və diyaframı olan bir iskele insan bədənində qida maddələrinin ötürülməsi və ötürülməsi üçün daha əlverişli olacaq, həmçinin sümük böyüməsini təşviq edə, implantların və sümük yataqlarının birləşməsini artıra və protezin xidmət müddətini uzada bilər, belə ki, bərk struktur titandan daha yaxşı tibbi effektlər əldə etmək. Son illərdə, addım-addım çox deşikli titan ərintisi ən ideal klinik yeni sərt toxuma təmiri və dəyişdirmə materialları hesab olunur və müxtəlif mikroskopik strukturlarla və ya strukturlar vasitəsilə 3D çap titan ərintisi implantlarının tətbiqi də yeni bir sahə açdı.