Lêkolînek Nû Implantên Bijîjkî yên Titanium Pir Bibandor Dibîne

Pêvajoya çapkirina 3D ya titanium

Li gorî pêvajoya kevneşopî, avantajên teknolojiya çapkirinê ya 3D ji bo çêkirina fîgurên implantên neştergerî yên kesane bi giranî di vê yekê de têne xuyang kirin: Taybetmendiyên damezrandina belaş çapkirina 3D dikarin bi lez û bez veguheztina hundurîn xweş bikin, dikare bi ser keve şeklê fîgurê implantê yê gerdûnî yê kevneşopî bi laşê mirov re naguncîne û taybetmendiyên wê yên mekanîkî ne li gorî pirsgirêkên standard in; Di çêkirina strukturên tevlihev û hilberên dijwar-pêvajoyê de, mîkro-avahiyên kesane, nemaze di nav strukturan de poroz, ne tenê dikarin taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên taybetî bicîh bînin, lê di heman demê de biohistokompatîbûnê jî zêde bikin.

Ev rêze avantajan dikare bi bandor pirsgirêkên hevpar ên parastina stresê û çalakiya biyolojîkî ya kêm a implantan derbas bike. Heya nuha, aligirên tîtaniumê yên çapkirina 3D ya herî gelemperî û berfireh têne bikar anîn teknolojiya SLM û teknolojiya EBM ne.

Hilbijartina Laser Melting (SLM) lazerê wekî çavkaniyek germê bikar tîne da ku bi rengek bijartî materyalên tozê yên ku berê hatine danîn bişewitîne da ku bigihîje helbûna bilez. Prensîba xebatê ya sereke ev e ku di bin hawîrdora parastina gaza bêserûber de, amûr û amûr tîra lazerê li gorî rêça şopandina dagirtina ku ji hêla moda sêwirana pergalê ve hatî hilberandin kontrol dikin da ku her qatek tozê hilbijêrin û bihelînin.

Dûv re platform tê hilanîn, ji nû ve toz tê danîn û heya ku şeklê tevahî çêbibe, zintirkirin dubare dibe. Parastina gaza bêserûber nahêle ku metal di germahiyên bilind de bi gazên din re reaksiyonê bike. Teknolojiya SLM cûrbecûr cûrbecûr materyalên çêker e, tomarkirina materyalê û vezîvirandinê ye, ne hewce ye ku pergala piştevaniya tevlihev sêwirandin û amade bike, ev rêzika avantajan dike ku teknolojiya SLM her ku diçe berfirehtir tê bikar anîn.

Lêbelê, SLM di heman demê de hin kêmasiyên xwe jî hene: ji ber hêza lazerê ya tixûbdar û Angle galvanometre ya şopandinê, dê mezinahiya parçeyên ku ji hêla SLM ve hatine amadekirin sînordar be; Lazerên bi hêz û alavên optîkî yên bi kalîte biha ne ku têne çêkirin, ku ev yek barê aborî heya radeyekê zêde dike. Ji ber karanîna materyalên toz di teknolojiya SLM de, dibe ku qalîteya rûbera perçeyên çêkirî pirsgirêk be, ku hewce dike ku pêvajoyek duyemîn a hilberê ji bo xebata paşîn were bikar anîn; Dibe ku di pêvajoya pêvajoyê de kêmasiyên spheroidîzasyon û guheztinê jî çêbibin, ku hewce dike ku gavek din ji bo bi hişkî xweşbînkirina prosedûra pêvajoyê Hilweşîna tîrêjê elektronê, EBM pêvajoyek e ku tîrêjê elektronîkî wekî çavkaniya germê bikar tîne da ku di hawîrdora valahiya de ji bo hilberîna lêzêde tîrêjê elektronê wekî çavkaniya germê bihelîne.

Prensîba xebitandina wê ev e: toza pêçandî, guheztina tîrêjê ya elektronîkî ya bi enerjiya bilind piştî ku balê dikişîne da ku enerjiya bilind li devera piçûk a herêmî hilîne da ku pileya tozê bişopîne da ku germahiya bilind çêbike û tewra jî bişewitîne, bi navgîniya şopandina domdar a tîrêjê elektronê ve ji bo hilberîna enerjiyê di navbera tevhevkirina hewza helandinê û zeximbûnê de, ku bi qatek metalê ya xêz û plankirî ve girêdayî ye.

Piştî qedandina qata heyî, operasyona danîna tozê dubare bikin ku çêbibe. Di pêvajoya hilberînê de, EBM hawîrdora helandina hewayê ya rastîn dipejirîne da ku hêza bilind a materyalê misoger bike û ji oksîdasyona alloyê dûr bixe. Li gorî SLM-ê, avantajên sereke yên EBM ev in: hilberîna bikêr a hêza tîrêjê ya elektronîkî kêmtir hêz dixwe, leza hilberînê zêde ye, ji ber vê yekê hêza giştî ya rastîn a tevahiya makîneyê zêde ye; Veguheztina tîrêjê elektronê ne hewce ye ku beşa amûrê biguhezîne, ku ev jî leza şopandinê çêtir dike. Jîngeha germî ya baş aramiya şiklê perçeyên çapkirî yên 3D misoger dike, taybetmendiyên mekanîkî yên statîk misoger dike, hewcedariyên biyolojîkî pêk tîne, û toza metal jî dikare were vezîvirandin.

Rewş û pêşkeftina implantên neştergerî yên çapkirî yên 3D

Implantên neştergerî û ortotîkên bi çapkirina 3D di warê osteolojiyê de perspektîfek serîlêdanê ya sozdar e. Niha zêdetir û zêdetir heneMateryalên implantê yên 3D çapkirîwek bihîstina AIDS, endamên protez, rêberên neştergeriya ortopedîk ên kesane, guhên çêkirî, guhên derveyî yên çêkirî, implantên diranan ên kesane û serîlêdanên din ên di dermankirina kesane ya klînîkî de. Li gorî raporan, di sala 2014-an de, lêkolînerên li Zanîngeha Pekingê bi serfirazî xortek 12-salî bi kulmek çêkirî ya 3D-ya kesane ya çapkirî ya bi mîkro-kulan ve çandin, ku di cîhanê de yekem bûyer bû. Di heman salê de, bijîjk û ​​zanyaran li Skoçyayê li keçeke 5 salî palma protez a 3D çapkirî danîn.

Navenda Pisporê Stomatolojiyê ya Nexweşxaneya 411-ê ya Artêşa Rizgariya Gel bi serfirazî teknolojiya EBM bikar anî da ku ji bo nexweşek vekêşana hemimaxillary nebatek aligirê titaniumê mandibular bi simulasyona pir kesanekirî ya anatomiyê veguhezîne. Di dema emeliyatê de, rakirina mandîba nexweş û tamîrkirina fonksiyonê ya takekesî di yek carê de bi dawî bû, û mandîba xerabûyî bi yekcarî hate tamîrkirin û ji nû ve çêkirin. Bandora piştî emeliyatê têrker bû. Lethaus B û lêkolînerên din teknolojiya çapkirinê ya 3D bikar anîn da ku di 20 nexweşan de bi resectiona mandîbular de pêlên hestî û mîkrovaskuler ji nû ve ava bikin, ku dema neştergeriyê kurt kir û kalîteya operasyonê baştir kir, û bandora piştî emeliyatê baş bû. Di salên dawî de, nûçe û lêkolînên bi vî rengî di pêlekek bêdawî de derketine, ku bi tevahî perspektîfên serîlêdana baş ên çapkirina 3D di warê bijîjkî de nîşan dide.

Li aliyê hilberên ortopedîk, materyalên implantasyona cerahîya çapkirî ya 3D jî hêdî hêdî ber bi bazirganî û bazarkirinê ve diçin. Di sala 2007-an de, qedehên acetabulum 3D çapkirî yên biyoçapkirî yên bi îskeleyên tevna hişk ên ku ji hêla pargîdaniya Italiantalî Adler Ortho û LIma-LTO ve hatî çêkirin pejirandina CE-yê derbas kirin. Hilbera Exactech di sala 2010-an de ji hêla FDA ve hate pejirandin. Di 2009-an de, cîhaza tevhevkirina laşê hemî titanyumê ku ji hêla pargîdaniya Amerîkî AMT ve hatî hilberandin ku çapkirina 3D bikar tîne, di heman demê de sertîfîkaya CE ya EU jî derbas kir. Di sala 2013-an de, yekem hilbera implantkirina serjê ya biyoçapkirî li Dewletên Yekbûyî ji hêla FDA ve hate pejirandin, ku di heman demê de yekem jimareya PEEK-ê ya implantasyona skullê çapkirî ya 3D-ya kesane ya cîhanê ye.

Li ser vê bingehê, di sala 2014-an de, Pargîdaniya Oxford a Dewletên Yekbûyî pejirandina FDA ji bo çapkirina 3D hilberên hestiyê maxillofacial (moda 5IOK) wergirt. Wekî din, tê ragihandin ku di Îlona 2015-an de, implantasyona mirovî ya çapkirî ya 3D - girêka desta çêkirî ya ku ji hêla Nexweşxaneya Sêyemîn a Dermanê Pekînê û Beijing Aikang Yicheng Co., LTD ve hatî pêşve xistin, ji hêla Rêveberiya Xurek û Dermanê Dewletê ve hatî tomar kirin. Hevbenda hipê ya çapkirî ya 3D ketiye "qonaxa hilberîna girseyî", ango implantên çapkirina 3D ya Chinaînê jî ketiye qonaxa hilberînê.

Teknolojiya çapkirinê ya 3D di nûjeniya zanist û teknolojiyê ya bijîjkî de rolek her ku diçe girîng destnîşan kiriye, û lêkolîn û sepana cûrbecûr protezên implant ên kesane, endamên protez, implantên diranan û aliyên din jî her ku diçe berfirehtir in. Ji ber vê yekê, nirxandina biyoewlehiya implantên ku ji hêla vê pêvajoyek nû ve hatî amadekirin her ku diçe bêtir baldarî hewce dike.

Lêkolîna li ser biyoewlehiya titanium çapkirina 3D

Ewlehiya materyalên bijîjkî bi giranî di têkiliya di navbera tevn û materyalan de tê xuyang kirin. Ji bo ku materyalên metal ên bijîjkî bi standardên cîhazên pêvekirî bicîh bînin, pêdivî ye ku pêdivî ye ku reaksiyona ku di laşê mirovî de bi çandiniyê çêdibe di astek pejirandî de be, û di heman demê de, ew nekare guhertinên kalîteyî di avahî û taybetmendiyên materyalê de çêbike. Têkiliya di navbera laşê mirov û laşê mirov de bi gelemperî di biyolojîk û fonksiyona biyolojîkî de tê xuyang kirin.

Ji ber vê yekê, piştî ku di laşê mirovan de tê danîn, divê implant nebe sedema reaksiyonên neyînî yên wekî alerjî, iltîhaba û kîmya di hucre, xwîn û organên mirovan de, an redkirina laşên biyanî yên mirovî. Di heman demê de, di heman demê de pêdivî ye ku pêlên ku hewce ne ji bo demek dirêj werin danîn divê xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên statîk ên baş bin, ango hêza têr, modulê elastîk guncan, îstîqrara bilind, berxwedana korozyonê ya baş û domdariya domdar. Naha implantasyona neştergerî ya alloya titanium bi berfirehî di pratîka klînîkî de tê bikar anîn, û lêkolîna biyolojîk jî gihîştî ye. Ji ber vê yekê, ewlehiya parçeyên tîtaniumê yên ku bi çapkirina 3D ve girêdayî ne bi giranî li ser ewlehiya fonksiyona wê ya biyomekanîkî disekine.

Lêkolîna li ser ka gelo implanta metalê ya çapkirî ya 3D ji hêla taybetmendiyên mekanîkî, berxwedana korozyonê û biyolojîkî ve bi hilberên implantasyona giştî ya pêvajoya kevneşopî re berawirdî ye, û gelo hin taybetmendiyên mekanîkî yên statîk ên implanta alloyê dikarin serlêdana klînîkî û standardên neteweyî bicîh bînin hîn jî di pêş de ye. Hate dîtin ku taybetmendiyên mekanîkî yên qismî yên statîk ên implantên titanium ên çapkirî yên 3D dikarin hewcedariyên klînîkî bicîh bînin. Nimûneyên Ti6A14V ên ku ji hêla teknîka EBM ve hatî amadekirin bi ceribandina tîrêjê ya rasterast û ceribandina zexta îsostatîkî ya germ hatin ceribandin. Encaman destnîşan kir ku hêza nimûneyên TI6A14V ji standarda qutkirinê derbas bû.

Berxwedana korozyonê ya alloya Co-Cr-Mo ya ku ji hêla teknolojiya SLM ve hatî amadekirin dişibihe ya alloya ku ji hêla pêvajoya kevneşopî ve hatî amadekirin, û mîqdara hilweşîna îyonê di hawîrdora salixdana simulasyonê de ji çapkirina 3D kêmtir e ji ya alloya pêvajoya kevneşopî. Hilbera Ti6A14V ya ku ji hêla teknolojiya DMLS ve hatî amadekirin ji hêla pargîdaniya EOS ve hate dîtin ku xwediyê heman taybetmendiyên mekanîkî yên statîk û berxwedana westandinê ye wekî ku bi darvekirina kevneşopî bi navgîniya paş-pêvajoya maqûl re heye. Amûra fusiyonê ya alema titanyumê ya porez a ku ji hêla EBM ve hatî amadekirin di laşê bizinê de hate çandin û di modela fusiona malzaroka pez de encamên baş bi dest xist. Têkiliya maddeya hestî ji cîhaza fusion PEEK çêtir bû.

Ji hêla klînîkî ve, modula elastîk û taybetmendiyên mekanîkî yên din ên aligirê titanium bi taybetmendiyên hestiyê mirovî re hev nagirin, ku dê bibe sedema fenomena "parastina stresê" di tevna hestiyê dorhêlê ya implantê de û bibe sedema osteoporozê, ku di encamê de di nav hestî de diherike, sistbûn û windakirina implant û têkçûnê. Ji bo kêmkirina vê pirsgirêkê bi împlantên titanyumê, implantên strukturên porez ketine çavên lêkolîneran. Naha, lêkolînan destnîşan kir ku çapkirina 3D dikare mîkrostruktura implantan bi rasthatinek bilind biguhezîne da ku modula wan a elastîk û taybetmendiyên mekanîkî biguhezîne, da ku bi tevna hestiyê mirovan re li hev bikin û li ser bingeha dabînkirina bargiraniya fîzyolojîk a guncan fonksiyonên biyomekanîkî çêtir bikin.

Struktura kontrolkirî ya laşê Ti6AI4V ji hêla teknolojiya çêkirina EBM ve hatî çêkirin, û strukturê valahiya hundurîn hate dîtin ku bi sêwirana teorîkî ya di binê mîkroskopiya elektronîkî ya şopandinê de hevaheng e, ku bigihîje kontrola rast a EBM li ser avahiya hilberên çapkirî yên 3D. Bi ceribandina performansa mekanîkî ve, hêza pêçandî ya têkildar 163MPa ye û modula elastîk 14MPa li 60.1% porê porê ye, ku nêzîkî hestiyê mirov e. Çanda hucreya in vitro jî lihevhatina hucreyê baş nîşan da.

Kevirên poroz ji hêla teknolojiya EBM ve bi xweşbînkirina pîvanên sêwiranê ve hatin amadekirin, û taybetmendiyên wan ên mekanîkî hatin nirxandin. Hat dîtin ku biyomekanîka materyalên porê yên sêwirandî di simulasyona lihevhatina qonaxê û berhevkirina implantasyonê de xwedan astek bilindtir e. Sê celeb tîtanyûmê porê bi 300gm, 600gm û 900 ~tm ku ji hêla SLM ve hatî amadekirin, di nav tibia kevroşkê de hatin çandin da ku bandora rêjeya porê li ser mezinbûna hestî lêkolîn bike. Encaman destnîşan kir ku tevna hestî ya bi avahiyek poroz a 600 ~ m xwedan dirêjî û biyolojîk çêtir e.

Ji hêla mezinbûna hestî ve, îskeleyek bi porozî û dirûvê verastkirî dê ji bo veguheztin û veguheztina xurdeyan di laşê mirovan de guncantir be, û hem jî dikare şiyana mezinbûna hestî pêşve bibe, tevliheviya implantan û nivînên hestî zêde bike, û jiyana karûbarê protezê dirêj bike, da ku bandorên bijîjkî çêtir ji strûktûra zexm a tîtaniumê werbigire. Di van salên dawî de, gav-gav alema titaniumê ya pir-holî wekî materyalên tamîrkirin û guheztina tevna hişk a nû ya klînîkî ya herî îdeal tê hesibandin, û serîlêdana implantên alemê titaniumê yên çapkirî yên 3D bi strukturên cihêreng ên mîkroskopî an bi navgînan ve jî qadek nû vekiriye.