Тадқиқоти нав нишон дод, ки имплантатсияҳои тиббии титан хеле самаранок мебошанд
Раванди чопи титани 3D
Дар муқоиса бо раванди анъанавӣ, бартариҳои технологияи чопи 3D барои истеҳсоли рақамҳои имплантатҳои ҷарроҳии фардӣ асосан дар инҳо инъикос меёбанд: Хусусиятҳои ташаккули ройгони чопи 3D метавонад имплантатҳои дохилиро зуд ва дақиқ танзим кунад, метавонад шакли анъанавии имплантатсияи универсалиро бартараф кунад, ки бо бадани инсон номувофиқ аст ва хосиятҳои механикии он ба мушкилоти стандартӣ мувофиқат намекунанд; Ҳангоми истеҳсоли сохторҳои мураккаб ва маҳсулоти коркарднашаванда, микроструктураҳои фардӣ, махсусан ковок тавассути сохторҳо, метавонанд на танҳо ба хосиятҳои физикӣ ва химиявии мушаххас ҷавобгӯ бошанд, балки мутобиқати биогисторо низ баланд бардоранд.
Ин силсилаи бартариҳо метавонанд мушкилоти умумии муҳофизати стресс ва фаъолияти пасти биологии имплантатсияҳоро самаранок бартараф кунанд. Дар айни замон, хӯлаҳои титании чопи 3D маъмултарин ва васеъ истифодашаванда технологияи SLM ва технологияи EBM мебошанд.
Обшавии лазерии интихобӣ (SLM) лазерро ҳамчун манбаи гармӣ барои ба таври интихобӣ шуоъ кардани маводи хокаи қаблан гузошташуда барои ноил шудан ба обшавии босуръат истифода мебарад. Принсипи асосии кор дар он аст, ки дар муҳити муҳофизати гази ғайрифаъол, асбобҳо ва таҷҳизот нури лазерро мувофиқи роҳи пуркунии сканер, ки аз ҷониби режими тарроҳии система тавлид шудааст, барои интихоб ва об кардани ҳар як қабати хока назорат мекунанд.
Пас аз он платформа ба поён кӯчонида мешавад, бори дигар хокаро мегузоранд ва то ба вуҷуд омадани тамоми шакл синтеризатсия такрор карда мешавад. Муҳофизати гази инертӣ металлро бо дигар газҳо дар ҳарорати баланд пешгирӣ мекунад. Технологияи SLM доираи хеле васеи масолеҳи ташаккулдиҳанда, сарфаи масолеҳ ва коркардшаванда аст, ба тарҳрезӣ ва омода кардани системаи мураккаби дастгирӣ эҳтиёҷ надорад, ин силсила бартариҳо технологияи SLM-ро торафт васеътар истифода мебаранд.
Бо вуҷуди ин, SLM инчунин баъзе нуқсонҳо дорад: аз сабаби маҳдуд будани қувваи лазерӣ ва кунҷи буриши галванометри сканер, доираи андозаи қисмҳои аз ҷониби SLM омодашуда маҳдуд хоҳад буд; Истеҳсоли лазерҳои пуриқтидор ва таҷҳизоти оптикии баландсифат гарон аст, ки ин бори иқтисодро то андозае зиёд мекунад. Аз сабаби истифодаи маводи хока дар технологияи SLM, сифати сатҳи қисмҳои қолабӣ метавонад мушкилот дошта бошад, ки коркарди дуввуми маҳсулотро барои кори минбаъда истифода бурдан лозим аст; Дар раванди коркард низ нуқсонҳои сфероидизатсия ва гардиш пайдо шуда метавонанд, ки қадами минбаъдаро барои ба таври қатъӣ оптимизатсия кардани тартиби коркард талаб мекунад Обшавии чӯби электронӣ, EBM равандест, ки чӯби электронро ҳамчун манбаи гармӣ барои об кардани қабати хокаи металлӣ ба қабат дар муҳити вакуумӣ барои истеҳсоли иловагӣ истифода мебарад.
Принсипи кори он ин аст: хокаи қаблан пӯшидашуда, каҷшавии чӯби электронии баланд энергия пас аз тамаркуз ба тавлиди энергияи баланд дар минтақаи хурди маҳаллӣ барои скан кардани қабати хока барои тавлиди ҳарорати баланд ва ҳатто обшавӣ, тавассути сканеркунии доимии чӯби электронӣ барои тавлиди энергия дар байни обшавии об ва сахтшавӣ, ба қабати металлии хатӣ ва ҳамвор пайваст карда мешавад.
Пас аз анҷом додани қабати ҷорӣ, амалиёти гузоштани хокаро барои шакл такрор кунед. Дар раванди истеҳсолот, EBM муҳити воқеии обшавии ҳаворо қабул мекунад, то қувваи баланди маводро таъмин кунад ва аз оксидшавии хӯла пешгирӣ кунад. Дар муқоиса бо SLM, бартариҳои асосии EBM инҳоянд: тавлиди самараноки қувваи чӯби электронӣ қувваи камтарро сарф мекунад, суръати истеҳсолот баланд аст, то ки қувваи воқеии умумии тамоми мошин баланд бошад; Кафолати шуои электронӣ ба ҳаракат додани қисми таҷҳизот ниёз надорад, ки ин суръати сканерро боз ҳам беҳтар мекунад. Муҳити хуби гармӣ устувории шакли қисмҳои чопшудаи 3D-ро таъмин мекунад, хосиятҳои механикии статикии онро таъмин мекунад, ба талаботи биологӣ мувофиқат мекунад ва хокаи металлро низ метавон дубора коркард кард.
Ҳолат ва пешрафти имплантатҳои ҷарроҳии 3D чопшуда
Имплантатҳои ҷарроҳӣ ва ортотикҳо бо чопи 3D дар соҳаи остеология дурнамои татбиқшаванда доранд. Холо бештар ва бештарМаводҳои имплантатсияи 3D чопшудаба монанди шунавоӣ СПИД, дасту пойҳои протезӣ, дастурҳои ҷарроҳии ортопедии фардӣ, буғумҳои сунъӣ, гӯшҳои берунии сунъӣ, имплантатҳои фардии дандонпизишкӣ ва дигар барномаҳо дар табобати фардии клиникӣ. Тибқи гузоришҳо, дар соли 2014, муҳаққиқони Донишгоҳи Пекин ба як кӯдаки 12-сола сутунмӯҳраи сунъии чопшудаи 3D бо сӯрохиҳои хурд бо муваффақият имплантатсия карданд, ки ин аввалин ҳодиса дар ҷаҳон буд. Дар ҳамон сол табибон ва олимон ба як духтари 5-сола дар Шотландия кафи сунъии 3D чопшуда насб карданд.
Маркази тахассусии стоматологияи Беморхонаи 411-уми Артиши Халқии Озодкунӣ технологияи EBM-ро барои фармоиш додан ва имплантатсияи хӯлаи титани мандибулярӣ бо симулятсияи хеле фардии анатомия барои бемори резекцияи ниммаксиллярӣ бомуваффақият истифода бурд. Дар рафти амалиёт резекцияи мандаи бемор ва таъмири функсионалии инфиродӣ дар як вақт анҷом дода шуда, ҷомаи нуқсон ба таври инфиродӣ таъмир ва азнавсозӣ карда шуд. Таъсири пас аз ҷарроҳӣ қаноатбахш буд. Lethaus B ва дигар муҳаққиқон технологияи чопи 3D-ро барои барқарор кардани устухонҳо ва микроваскулярҳо дар 20 беморони резекцияи ҷомаи ҷоғ истифода бурданд, ки ин вақти амалиётро кӯтоҳ ва сифати амалиётро беҳтар кард ва таъсири пас аз ҷарроҳӣ хуб буд. Дар солҳои охир, хабарҳо ва таҳқиқоти шабеҳ дар ҷараёни беохир пайдо шуданд, ки дурнамои хуби истифодаи чопи 3D дар соҳаи тибро пурра инъикос мекунанд.
Дар паҳлӯи маҳсулоти ортопедӣ, маводи имплантатсияи ҷарроҳии 3D чопшуда низ тадриҷан ба тиҷорат ва бозорёбӣ ҳаракат мекунанд. Дар соли 2007, пиёлаҳои чопшудаи 3D-и биоприни ацетабулум бо матоъҳои сахт, ки аз ҷониби ширкати итолиёвии Adler Ortho ва LIma-LTO таҳия шудаанд, аз сертификатсияи СЕ гузаштанд. Маҳсулоти Exactech аз ҷониби FDA дар соли 2010 тасдиқ карда шуд. Дар соли 2009 дастгоҳи муттаҳидсозии бадан аз титани аз ҷониби ширкати амрикоии AMT бо истифода аз чопи 3D истеҳсолшуда инчунин аз сертификатсияи ИА CE гузашт. Дар соли 2013, аввалин маҳсулоти имплантатсияи косахонаи сар дар Иёлоти Муттаҳида аз ҷониби FDA тасдиқ карда шуд, ки ин аввалин фигураи имплантатсияи косахонаи сари косахонаи сари PEEK дар 3D чопшуда дар ҷаҳон аст.
Дар ин асос, дар соли 2014, ширкати Иёлоти Муттаҳидаи Оксфорд тасдиқи FDA барои чопи маҳсулоти устухони устухони 3D (режими 5IOK) гирифт. Илова бар ин, хабар дода мешавад, ки дар моҳи сентябри соли 2015 имплантатсияи 3D чопшудаи инсон - буғумҳои сунъии хип, ки аз ҷониби Беморхонаи сеюми тибби Пекин ва Пекин Aikang Yicheng Medical Equipment Co., LTD таҳия шудааст, аз ҷониби Идораи давлатии озуқа ва маводи мухаддир ба қайд гирифта шудааст. Пайванди 3D чопшудаи хип ба "марҳилаи истеҳсоли оммавӣ" ворид шуд, ки ин маънои онро дорад, ки имплантатҳои чопи 3D-и Чин низ ба марҳилаи истеҳсол қадам гузоштаанд.
Технологияи чопи 3D дар навовариҳои илм ва технологияи тиб нақши рӯзафзуни муҳимро нишон медиҳад ва таҳқиқот ва татбиқи протезҳои гуногуни имплантатсияи фардӣ, узвҳои сунъӣ, имплантатсияҳои дандонпизишкӣ ва ҷанбаҳои дигар низ торафт васеътар мебошанд. Ҳамин тавр, арзёбии биологии имплантатсияҳое, ки бо ин раванди нав омода карда шудаанд, диққати бештарро талаб мекунад.
Тадқиқот оид ба бехатарии биологии чопи титани 3D
Бехатарии маводи биотиббӣ асосан дар таъсири мутақобилаи байни бофтаҳо ва маводҳо инъикос меёбад. Барои он, ки маводи металлии биотиббӣ ба стандартҳои дастгоҳҳои имплантатсияшуда мувофиқат кунад, бояд талаб карда шавад, ки реаксияе, ки дар натиҷаи имплантатсия дар бадани инсон ба вуҷуд омадааст, дар сатҳи қобили қабул бошад ва дар айни замон он наметавонад тағироти сифатӣ дар сохтор ва хосиятҳои маводро ба вуҷуд оварад. Таъсири мутақобилаи бадани инсон ва бадани инсон асосан дар мутобиқати биологӣ ва функсияи биологии он инъикос меёбад.
Аз ин рӯ, пас аз имплантатсия дар бадани инсон, имплантатсия набояд аксуламалҳои номатлуб ба монанди аллергия, илтиҳоб ва кимиё дар ҳуҷайраҳо, хун ва узвҳои инсон ё рад кардани ҷисмҳои бегонаи инсонро ба вуҷуд орад. Дар баробари ин, инчунин талаб карда мешавад, ки имплантатсияҳое, ки барои муддати тӯлонӣ имплантатсия карда мешаванд, бояд дорои хосиятҳои хуби механикии статикӣ, яъне қувваи кофӣ, модули чандирии мувофиқ, устувории баланд, муқовимати хуби зангзанӣ ва устувории устувор дошта бошанд. Ҳоло имплантатсияи ҷарроҳии хӯлаи титан дар амалияи клиникӣ ба таври васеъ истифода мешавад ва таҳқиқоти мутобиқати биологӣ низ пухтааст. Аз ин рӯ, бехатарии қисмҳои хӯлаи титан вобаста ба чопи 3D асосан ба бехатарии функсияи биомеханикии он тамаркуз мекунад.
Тадқиқот дар бораи он, ки оё имплантатҳои металлии чопшудаи 3D аз ҷиҳати хосиятҳои механикӣ, муқовимат ба зангзанӣ ва мутобиқати биологӣ бо маҳсулоти умумии имплантатсияи раванди анъанавӣ муқоиса карда мешаванд ва оё баъзе хусусиятҳои механикии статикии имплантат хӯлаи метавонад ба татбиқи клиникӣ ва стандартҳои миллӣ мувофиқат кунад, идома дорад. Муайян шудааст, ки хосиятҳои механикии қисман статикии имплантатҳои титании 3D чопшуда метавонанд ниёзҳои клиникиро қонеъ кунанд. Намунаҳои Ti6A14V, ки бо техникаи EBM таҳия шудаанд, тавассути санҷиши мустақими кашиш ва озмоиши фишори изостатикии гарм санҷида шуданд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки қувваи намунаҳои TI6A14V аз стандарти сохтакорӣ зиёдтар аст.
Муқовимат ба зангзании хӯлаи Co-Cr-Mo, ки аз ҷониби технологияи SLM таҳия шудааст, ба хӯлае, ки тавассути раванди анъанавӣ омода карда шудааст, шабеҳ аст ва миқдори обшавии ион дар муҳити тақлидшудаи гилро чопи 3D нисбат ба хӯлаи анъанавӣ камтар аст. Маҳсулоти Ti6A14V, ки аз ҷониби технологияи DMLS таҳия шудааст, аз ҷониби ширкати EOS муайян карда шудааст, ки дорои хосиятҳои механикии статикӣ ва муқовимати хастагӣ ба мисли тақаллуби анъанавӣ тавассути коркарди оқилона мебошад. Таҷҳизоти омехтаи сутунмӯҳраҳои хӯлаи титани ковок, ки аз ҷониби EBM тайёр карда шудааст, ба бадани буз ҷойгир карда шуд ва дар модели синтези гарданаки гӯсфандон натиҷаҳои хуб ба даст овард. Интерфейси моддии устухон нисбат ба дастгоҳи синтези PEEK беҳтар буд.
Аз ҷиҳати клиникӣ, модули чандирӣ ва дигар хосиятҳои механикии хӯлаи титан ба хосиятҳои устухони инсон мувофиқат намекунанд, ки ба падидаи "ҳифозати фишор" дар бофтаи устухони периферии имплантатсия оварда мерасонад ва боиси остеопороз мегардад, ки дар натиҷа азхудкунии устухон, сустшавӣ ва гум шудани имплант ва нокомӣ мешавад. Барои коҳиш додани ин мушкилот бо имплантатҳои титан, имплантатҳои сохтори ковок ба чашми муҳаққиқон ворид шуданд. Ҳоло, тадқиқотҳо нишон доданд, ки чопи 3D метавонад микроструктураи имплантатҳоро бо дақиқии баланд танзим кунад, то модули чандирӣ ва хосиятҳои механикии онҳоро тағир диҳад, то бо бофтаи устухони инсон мувофиқат кунад ва функсияҳои биомеханикиро дар асоси таъмини сарбории мувофиқи физиологӣ такмил диҳад.
Сохтори назоратшавандаи бадани Ti6AI4V аз ҷониби технологияи ташаккули EBM истеҳсол карда шудааст ва сохтори холигии дохилӣ бо тарҳи назариявӣ дар зери микроскопияи электронии сканер мувофиқ аст, ки назорати дақиқи EBM дар сохтори маҳсулоти чопшудаи 3D-ро ба даст овард. Тавассути санҷиши иҷрои механикӣ, қувваи мувофиқи фишурда 163МПа ва модули чандирӣ 14МПа дар 60,1% ковокӣ мебошад, ки ба устухони инсон наздик аст. Фарҳанги ҳуҷайраи in vitro низ мутобиқати хуби ҳуҷайраҳоро нишон дод.
Скаффадҳои ковокӣ бо технологияи EBM тавассути оптимизатсияи параметрҳои тарҳрезӣ омода карда шуданд ва хосиятҳои механикии онҳо арзёбӣ шуданд. Муайян карда шуд, ки биомеханикаи маводи ковокии тарҳрезишуда дар симулятсияи мутобиқати фазаҳо ва мувофиқати имплантатсия дараҷаи баланди бартарӣ дошт. Се намуди титани ковокӣ бо 300 грамм, 600 грамм ва 900 tm, ки аз ҷониби SLM омода карда шудаанд, барои таҳқиқи таъсири таносуби сӯрохҳо ба афзоиши устухон ба tibia харгӯш имплантатсия карда шуданд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки бофтаи устухони дорои сохтори ковокии 600 м дарозӣ ва мутобиқати биологӣ беҳтар аст.
Аз нуқтаи назари афзоиши устухон, як устухони дорои порозия ва диафрагмаи танзимшаванда барои интиқол ва интиқоли моддаҳои ғизоӣ дар бадани инсон мусоидтар хоҳад буд ва инчунин метавонад қобилияти афзоиши устухонҳоро мусоидат кунад, омезиши имплантатсияҳо ва катҳои устухонҳоро афзоиш диҳад ва мӯҳлати хидмати протезро дароз кунад, то ҳама гуна таъсири тиббии беҳтар аз сохтори титани сахт ба даст орад. Дар солҳои охир, хӯлаи бисёр сӯрохи титан зина ба зина беҳтарин клиникӣ барои таъмир ва иваз кардани бофтаҳои сахт ҳисобида мешавад ва татбиқи имплантатҳои хӯлаи титании 3D чопшуда бо сохторҳои гуногуни микроскопӣ ё тавассути сохторҳо низ як майдони нав кушод.