Яңа өйрәнү Титан медицина имплантатларын бик эффектив дип тапты

3D бастыру титан процессы

Традицион процесс белән чагыштырганда, 3D хирургия имплант фигураларын җитештерү өчен 3D полиграфия технологиясенең өстенлекләре нигездә чагылыш таба: 3D басма ирекле формалаштыру характеристикалары эчке имплантны тиз һәм төгәл көйли ала, традицион универсаль имплант фигурасы кеше организмына туры килми һәм аның механик үзлекләре стандарт проблемаларга туры килми; Катлаулы структуралар һәм эшкәртү авыр булган продуктлар җитештергәндә, персональләштерелгән микро-структуралар, аеруча структуралар аша күзәнәкле, билгеле физик һәм химик үзенчәлекләргә генә түгел, биохистокомплективлыкны да арттыра ала.

Бу өстенлекләр сериясе стрессны саклау һәм имплантларның түбән биологик активлыгы проблемаларын эффектив җиңә ала. Хәзерге вакытта иң еш кулланыла торган һәм киң кулланылган 3D бастыру титан эретмәләре SLM технологиясе һәм EBM технологиясе.

Сайлап алынган лазер эретү (SLM) тиз эрү формасына ирешү өчен алдан куелган порошок материалларын сайлап нурландыру өчен лазерны җылылык чыганагы итеп куллана. Төп эш принцибы - инерт газын саклау мохитендә, корал һәм җиһаз лазер нурын система дизайны режимы барлыкка китергән тутыру сканер юлы буенча контрольдә тота, порошокның һәр катламын сайлау һәм эретү өчен.

Аннары платформа аска күчерелә, порошок яңадан салына һәм бөтен форма барлыкка килгәнче синтеринг кабатлана. Инерт газын саклау металлның югары газларда башка газлар белән реакцияләнүенә комачаулый. SLM технологиясе формалаштыру материалларының бик киң спектры, материалны саклау һәм эшкәртү, катлаулы ярдәм системасын эшләргә һәм әзерләргә кирәк түгел, бу өстенлекләр сериясе SLM технологиясен киңрәк куллана.

Ләкин, SLMның кайбер җитешсезлекләре дә бар: лазер көче чикләнгән һәм сканерланган гальванометр почмагы аркасында, SLM әзерләгән өлешләрнең зурлыгы чикләнәчәк; Powerгары көчле лазерлар һәм югары сыйфатлы оптик җиһазлар җитештерү кыйммәт, бу икътисади йөкне күпмедер дәрәҗәдә арттыра. SLM технологиясендә порошок материалларын куллану аркасында, формалашкан өлешләрнең өслек сыйфаты проблемалы булырга мөмкин, бу продуктны икенчел эшкәртү таләп итә, алдагы эш өчен; Сфероидизация һәм эшкәртү җитешсезлекләре эшкәртү процессында да булырга мөмкин, бу эшкәртү процедурасын катгый оптимальләштерү өчен тагын бер адым таләп итә Электрон нур эретү, EBM - электрон нурны җылылык чыганагы буларак металл порошок катламын вакуум мохитендә эретү өчен куллана.

Аның эш принцибы: алдан капланган порошок, югары энергияле электрон нурлар, җирле кечкенә мәйданда югары энергия җитештерергә юнәлтелгәннән соң, порошок катламын югары температура һәм хәтта эретү өчен сканерлау өчен, электрон нурны өзлексез сканерлау аша, эретелгән бассейн кушылуы һәм каты катлам арасында тоташтырылган, сызыклы һәм планар металл катламга тоташкан.

Агымдагы катламны бетергәч, порошок салу операциясен кабатлагыз. Производство процессында EBM материалның югары көчен тәэмин итү һәм эретмәнең оксидлашуыннан саклану өчен, чын һава эретү мохитен кабул итә. SLM белән чагыштырганда, EBM-ның төп өстенлекләре: электрон нур энергиясен эффектив җитештерү аз көч куллана, җитештерү тизлеге югары, бөтен машинаның гомуми көче югары; Электрон нурның бозылуы җиһаз өлешен күчерергә тиеш түгел, бу сканер тизлеген тагын да яхшырта. Яхшы җылылык мохите 3D басма өлешләренең формасының тотрыклылыгын тәэмин итә, статик механик үзлекләрен тәэмин итә, биологик таләпләргә җавап бирә, металл порошок шулай ук ​​эшкәртелә ала.

3D басылган хирургик имплантларның торышы һәм алгарышы

3D басма белән хирургик имплантатлар һәм ортотика остеология өлкәсендә перспективалы куллану перспективасына ия. Хәзер тагын да күбрәк3D басма имплант материалларыСПИД ишетү, протез аяклары, персональләштерелгән ортопедик хирургия кулланмалары, ясалма буыннар, ясалма тышкы колаклар, персональләштерелгән стоматологик имплантлар һәм клиник персональ дәвалауда башка кушымталар кебек. Хәбәрләргә караганда, 2014-нче елда Пекин Университеты тикшерүчеләре 12 яшьлек малайны микро тишекләр белән ясалган 3D басма ясалма умыртка белән уңышлы имплантацияләделәр, бу дөньяда беренче очрак. Шул ук елны табиблар һәм галимнәр Шотландиядә 5 яшьлек кызны 3D басма протез пальмасы белән җиһазладылар.

Халык азатлыгы армиясенең 411-нче хастаханәсенең стоматология белгечлеге үзәге EBM технологиясен гемимаксиллар резекция пациенты өчен анатомиянең югары персональләштерелгән симуляциясе белән мандибюль титан эретмәсе имплантациясен куллану өчен уңышлы кулланды. Операция вакытында авыру мандатлы һәм индивидуальләштерелгән функциональ ремонтны резекцияләү берьюлы тәмамланды, кимчелекле мандалы индивидуаль ремонтланды һәм реконструкцияләнде. Операциядән соң эффект канәгатьләнерлек иде. Lethaus B һәм бүтән тикшерүчеләр 3D басма технологиясен кулланып, мандибюль резекцияле 20 пациентта сөяк һәм микроваскуляр флэпларны реконструкцияләделәр, бу операция вакытын кыскартты һәм операция сыйфатын яхшыртты, һәм операциядән соң эффект яхшы иде. Соңгы елларда шундый ук яңалыклар һәм тикшеренүләр чиксез агымда барлыкка килде, бу медицина өлкәсендә 3D басманың яхшы куллану перспективаларын тулысынча чагылдыра.

Ортопедик продуктлар ягында, 3D басылган хирургик имплант материаллары да әкренләп коммерцияләштерүгә һәм базарлашуга таба бара. 2007-нче елда Италия компаниясе Adler Ortho һәм LIma-LTO тарафыннан эшләнгән каты тукымалар скафолдерлары белән биопринтланган 3D басма ацетабулум касәләр CE сертификатын тапшырдылар. Exactech продукты FDA тарафыннан 2010-нчы елда расланган. 2009-нчы елда Америка AMT компаниясе 3D принтер ярдәмендә җитештерелгән бөтен титан кушылу җайланмасы шулай ук ​​ЕС CE сертификатын узган. 2013-нче елда АКШта беренче биопринтланган баш сөяге импланты продукты FDA тарафыннан расланды, ул шулай ук ​​дөньяда беренче шәхси 3D басма PEEK баш сөяге импланты фигурасы.

Шул нигездә, 2014-нче елда АКШ Оксфорд компаниясе 3D басма максиллофациаль сөяк продуктлары өчен FDA рөхсәтен алды (5IOK режимы). Моннан тыш, 2015 елның сентябрендә 3D басма кеше импланты - Пекин Медицина һәм Пекин Айканг Иченг Медицина Equipmentиһазлары Co. 3D басма итәк кушылмасы "массакүләм җитештерү этабына" керде, димәк, Кытайның 3D полиграфия имплантлары да җитештерү этабына чыккан.

3D полиграфия технологиясе медицина фәнендә һәм технология инновациясендә көннән-көн мөһим роль уйнады, һәм төрле персональләштерелгән имплант протезларын, протез аякларын, стоматологик имплантларны һәм башка аспектларны тикшерү һәм куллану тагын да киңрәк. Шулай итеп, бу яңа процесс белән әзерләнгән имплантларны биосефетика бәяләү көннән-көн игътибарга мохтаҗ.

3D басма титанның биосефетиясе буенча тикшеренүләр

Биомедицина материалларының куркынычсызлыгы, нигездә, тукымалар һәм материаллар арасындагы үзара бәйләнештә чагыла. Биомедицина металл материаллары имплантацияләнгән җайланмалар стандартларына туры килсен өчен, кеше организмына имплантация китергән реакция кабул ителгән дәрәҗәдә булырга тиеш, һәм шул ук вакытта ул материалның структурасында һәм үзлекләрендә сыйфатлы үзгәрешләр кертә алмый. Кеше организмы һәм кеше тәне арасындагы үзара бәйләнеш, нигездә, аның биокомплективлыгында һәм биологик функциясендә чагыла.

Шуңа күрә, кеше организмына имплантация ясалганнан соң, имплант кеше күзәнәкләрендә, канда һәм органнарда аллергия, ялкынлану һәм химия кебек начар реакцияләр тудырырга тиеш түгел, яки кеше чит организмнарын кире кагарга тиеш түгел. Шул ук вакытта, шулай ук ​​озак вакыт имплантацияләнергә тиеш имплантларның яхшы статик механик үзлекләре булырга тиеш, ягъни җитәрлек көч, тиешле эластик модуль, югары тотрыклылык, яхшы коррозиягә каршы тору һәм ныклык. Хәзер титан эретмәсе хирургик имплантациясе клиник практикада киң кулланыла, һәм биокомплектив тикшеренүләр дә җитлеккән. Шуңа күрә, 3D басма белән бәйле титан эретмәсе өлешләренең куркынычсызлыгы, нигездә, аның биомеханик функциясенең куркынычсызлыгына юнәлтелгән.

3D басма металл имплант традицион процессның гомуми имплант продуктлары белән чагыштырыла аламы, механик үзлекләр, коррозиягә каршы тору һәм биокомплективлык ягыннан, һәм эретелгән имплантның кайбер статик механик үзлекләре клиник куллануга һәм милли стандартларга туры килә аламы-юкмы икәнлеген тикшерү әле дә дәвам итә. 3D басма титан имплантатларының өлешчә статик механик үзлекләренең клиник ихтыяҗларны канәгатьләндерә алуы ачыкланды. EBM техникасы белән әзерләнгән Ti6A14V үрнәкләре туры керү һәм кайнар изостатик басу тесты белән сынадылар. Нәтиҗә күрсәткәнчә, TI6A14V үрнәкләренең көче ясалма стандарттан арткан.

SLM технологиясе белән әзерләнгән Co-Cr-Mo эретмәсенең коррозиягә каршы торуы традицион процесс әзерләгән эретмәгә охшаган, һәм симуляцияләнгән тозлы мохиттә ион эретү күләме традицион процесс эретмәсе белән чагыштырганда 3D басмадан азрак. DMLS технологиясе белән әзерләнгән Ti6A14V продукты EOS компаниясе тарафыннан статик механик үзлекләргә һәм ару-талуга каршы тору, акыллы эшкәртүдән соң традицион ясалыш кебек. EBM әзерләгән күзәнәкле титан эритмәсе умырткалы кушылу җайланмасы кәҗә тәненә урнаштырылды һәм сарыкларның servikal кушылу моделендә яхшы нәтиҗәләргә иреште. Сөяк-материал интерфейсы PEEK кушылу җайланмасына караганда яхшырак иде.

Клиник яктан, титан эретмәсенең эластик модуласы һәм башка механик үзлекләре кеше сөяге үзлекләренә туры килми, бу имплантның периферик сөяк тукымасында "стресстан саклану" күренешенә китерәчәк һәм остеопороз китереп чыгара, имплантның йомшаруы һәм югалуы. Титан имплантатлары белән бу проблеманы киметү өчен, тикшерүчеләр күзенә күзәнәк структур имплантатлар керде. Хәзер, тикшеренүләр күрсәткәнчә, 3D басма имплантларның микроструктурасын югары төгәллек белән көйли ала, аларның эластик модулусын һәм механик үзлекләрен үзгәртә, шулай итеп кеше сөяк тукымасы белән туры килә һәм тиешле физиологик йөкне тәэмин итү нигезендә биомеханик функцияләрне тагын да яхшырта ала.

Ti6AI4V организмының контроль структурасы EBM формалаштыру технологиясе белән җитештерелгән, һәм эчке буш структура электрон микроскопия сканерлау теоретик конструкциясенә туры килгән, бу 3D басма продуктлар структурасында EBM-ны төгәл контрольдә тоткан. Механик эш сынавы аша тиешле кысу көче 163МПа, эластик модуль - 14МПа, 60,1% күзәнәк порозитында, кеше сөягенә якын. Витро күзәнәк культурасы яхшы күзәнәкнең ярашуын күрсәтте.

Күзәнәкле скафолдлар EBM технологиясе белән дизайн параметрларын оптимизацияләү ярдәмендә әзерләнде, һәм аларның механик үзлекләре бәяләнде. Дизайнланган күзәнәк материалларның биомеханикасы фазаның туры килүен һәм имплантация туры килүен симуляцияләүдә югары дәрәҗәгә ия булуы ачыкланды. SLM әзерләгән 300гм, 600гм һәм 900 ~ тм булган өч төрле күзәнәк титан куян тибиясенә урнаштырылды, күзәнәк коэффициентының сөяк үсешенә тәэсирен тикшерү өчен. Нәтиҗә күрсәткәнчә, 600 ~ м күзәнәк структурасы булган сөяк тукымасы яхшырак озынлыкка һәм биокомплективлыкка ия.

Сөякнең үсүе күзлегеннән караганда, көйләнә торган порозитик һәм аппертура булган скафель кеше организмында туклыклы матдәләр тарату һәм тарату өчен уңайлырак булачак, һәм шулай ук ​​сөякнең үсү сәләтен күтәрә ала, имплантатлар һәм сөяк түшәкләренең кушылуын арттыра, протезның хезмәт срогын озайта, каты структур титан эретмәсе. Соңгы елларда күп тишекле титан эретмәсе адым саен иң идеаль клиник каты тукымаларны ремонтлау һәм алыштыру материаллары булып санала, һәм 3D басма титан эретмәсе имплантатларын төрле микроскопик структуралар яки структуралар ярдәмендә куллану да яңа кыр ачты.