3D打印在制造鈦質(zhì)髖關(guān)節(jié)植入物的深入創(chuàng)新

魔猴君  行業(yè)資訊   1945天前

在“輕型髖關(guān)節(jié)植入物的設(shè)計(jì)、制造和疲勞分析”中，土耳其研究人員尤努斯·E·德利坎利（Yunus E.Delikanli）和梅梅梅特·C·卡亞坎（Mehmet C.Kayacan）探索并測(cè)試了3D打印為全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（THA）制造髖關(guān)節(jié)植入物的更好方法。大多數(shù)人都意識(shí)到髖關(guān)節(jié)的重要性，尤其是出現(xiàn)一些重大健康問(wèn)題，或者年齡的惡化變得明顯和痛苦時(shí)。

球窩關(guān)節(jié)使人類能夠進(jìn)行大部分必要的活動(dòng)，從就座到步行或跑步或更多需要跳躍的運(yùn)動(dòng)。這種關(guān)節(jié)在一輩子中會(huì)承受大量的磨損和撕裂，任何年齡段都可能發(fā)生創(chuàng)傷導(dǎo)致的骨折，但老年人更容易發(fā)生骨折。研究小組認(rèn)為，“傳統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)和生活方式”也可以發(fā)揮作用。

小孔（0.3 mm，kg）和（b）大孔（0.6 mm，bg）植入物

 研究人員說(shuō)：“在涉及到高體重和體力活動(dòng)的情況下，股骨上的負(fù)荷會(huì)增加，從而導(dǎo)致植入物股骨部分產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力?！比绻@些應(yīng)力是重復(fù)的和可變的，那么髖關(guān)節(jié)植入物可能會(huì)出現(xiàn)疲勞骨折或變形。

為了在制造植入物方面進(jìn)一步創(chuàng)新，研究人員使用鈦金屬粉末（Ti6Al4V合金）進(jìn)行3D打印。使用Kubisch Raumzentrierten（KRZ）的晶格結(jié)構(gòu)幾何圖形，在EOS M280直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）機(jī)上打印了9個(gè)樣品，從0.03 mm到固體，多孔率為78.3%。在制作樣品后，研究人員發(fā)現(xiàn)，由于不僅能夠制作復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且能夠?qū)?nèi)部挖空，重量減少了17%。

植入物的減輕過(guò)程

在測(cè)試中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在每個(gè)植入物的“頸部區(qū)域”中都顯示出“最大等效應(yīng)力”。即使在相同的載荷下，輕型植入物也表現(xiàn)出更大的應(yīng)力，這歸因于橫截面積更小，而且更復(fù)雜。每種植入物在500萬(wàn)次加載循環(huán)后均被認(rèn)為是成功的，疲勞壽命無(wú)限。

“根據(jù)ISO 7206標(biāo)準(zhǔn)的要求，所有用DMLS生產(chǎn)的植入物都顯示出足夠的疲勞性能。此外，有限元分析結(jié)果與疲勞試驗(yàn)結(jié)果高度一致。因此，通過(guò)有限元分析，可以以足夠的精度預(yù)測(cè)研究孔尺寸范圍以外的位移。這使我們能夠節(jié)省生產(chǎn)成本，在不進(jìn)行任何構(gòu)建過(guò)程的情況下了解植入物的性能。”

幾十年前，很少有人能意識(shí)到3D打印和周邊技術(shù)對(duì)當(dāng)今的醫(yī)療患者的影響，因?yàn)閯?chuàng)新研究人員提出了一系列不同的植入物和設(shè)備，他們創(chuàng)造了從外科手術(shù)指南到重建的所有東西，使現(xiàn)在的人們能夠享受到更好的生活質(zhì)量。

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)