Nova Studo Trovas Titanajn Medicinajn Implantojn Tre Efikaj
3D presa titania procezo
Kompare kun la tradicia procezo, la avantaĝoj de 3D presa teknologio por fabriki personigitajn kirurgiajn enplantajn figurojn estas ĉefe reflektitaj en: 3D presado libera formado karakterizaĵoj povas rapide kaj precize personecigi la interna enplantaĵo, povas venki la tradicia universala enplantaĵo figuro formo estas nekongrua kun la homa korpo kaj ĝiaj mekanikaj propraĵoj ne estas ĝis norma problemoj; En la fabrikado de kompleksaj strukturoj kaj malfacile prilaboreblaj produktoj, personigitaj mikrostrukturoj, precipe poraj tra strukturoj, povas ne nur renkonti specifajn fizikajn kaj kemiajn ecojn, sed ankaŭ plibonigi biohistokongruecon.
Ĉi tiu serio de avantaĝoj povas efike venki la komunajn problemojn de streĉa ŝirmado kaj malalta biologia aktiveco de enplantaĵoj. Nuntempe, la plej ofte uzataj kaj vaste uzataj 3D-presaj titanaj alojoj estas SLM-teknologio kaj EBM-teknologio.
Selective Laser Melting (SLM) uzas laseron kiel varmofonton por selekteme surradii antaŭmetitajn pulvorajn materialojn por atingi rapidan fandan formadon. La ĉefa funkcia principo estas, ke sub la protekta medio de inerta gaso, la instrumento kaj ekipaĵo kontrolas la laseran radion laŭ la pleniga skanada vojo generita de la sistema desegna reĝimo por elekti kaj fandi ĉiun tavolon de pulvoro.
Tiam la platformo estas movita malsupren, pulvoro estas metita denove kaj sinterizado estas ripetita ĝis la tuta formo estas formita. La inerta gasa protekto malhelpas la metalon reagi kun aliaj gasoj ĉe altaj temperaturoj. SLM-teknologio estas tre larĝa gamo de formado de materialoj, materialo ŝparado kaj reciklebla, ne bezonas desegni kaj prepari kompleksan subtenan sistemon, ĉi tiu serio de avantaĝoj faras ke SLM-teknologio estas pli kaj pli vaste uzata.
Tamen, SLM ankaŭ havas kelkajn malavantaĝojn: pro la limigita lasero potenco kaj skanado galvanometro deklino Angulo, la grandeco gamo de partoj preparitaj de SLM estos limigita; Alt-potencaj laseroj kaj altkvalita optika ekipaĵo estas multekostaj fabriki, kio pliigas la ekonomian ŝarĝon iagrade. Pro la uzo de pulvoraj materialoj en SLM-teknologio, la surfaca kvalito de la mulditaj partoj povas esti problema, kio postulas sekundaran prilaboradon de la produkto por esti uzata por posta laboro; Spheroidization kaj warping difektoj ankaŭ povas okazi en la pretigprocezo, kiu postulas plian paŝon por strikte optimumigi la pretigan proceduron Elektronradiofandado, EBM estas procezo kiu uzas elektronradion kiel varmofonton por fandi metalan pulvortavolon post tavolo en vakua medio por aldona fabrikado.
Ĝia funkcia principo estas: antaŭkovrita pulvoro, alt-energia elektrona fasko deklino post fokuso por produkti altan energion en la loka malgranda areo por skani la pulvortavolon por produkti altan temperaturon kaj eĉ fandi, tra la elektrona fasko kontinua skanado por produkti energion inter la fandita naĝejo fandado kaj solidiĝo, konektita en lineara kaj ebena metala tavolo.
Post fini la nunan tavolon, ripetu la pulvoran metan operacion por formi. En la produktada procezo, EBM adoptas la veran aerfandan medion por certigi la altan forton de la materialo kaj eviti la oksigenadon de la alojo. Kompare kun SLM, la ĉefaj avantaĝoj de EBM estas: la efika generacio de elektrona fasko-potenco konsumas malpli da potenco, la produktadrapideco estas alta, tiel ke la reala totala potenco de la tuta maŝino estas alta; La deklino de la elektrona fasko ne bezonas movi la ekipaĵan parton, kio plu plibonigas la skanan rapidon. La bona termika medio certigas la forman stabilecon de 3D presitaj partoj, certigas ĝiajn senmovajn mekanikajn ecojn, plenumas biologiajn postulojn, kaj la metala pulvoro ankaŭ povas esti reciklita.
La statuso kaj progreso de 3D presitaj kirurgiaj enplantaĵoj
Kirurgiaj enplantaĵoj kaj ortotikoj kun 3D-presado havas esperigan aplikan perspektivon en la kampo de osteologio. Nun estas pli kaj pli3D presitaj enplantaĵmaterialojkiel aŭdado, prostetaj membroj, personecigitaj ortopediaj kirurgiaj gvidiloj, artefaritaj artikoj, artefaritaj eksteraj oreloj, personigitaj dentaj enplantaĵoj kaj aliaj aplikoj en klinika personigita traktado. Laŭ raportoj, en 2014, esploristoj de Pekina Universitato sukcese enplantis 12-jaraĝan knabon kun personigita 3D presita artefarita spino kun mikrotruoj, kio estis la unua kazo en la mondo. En la sama jaro, kuracistoj kaj sciencistoj ekipis 5-jaraĝan knabinon en Skotlando per 3D presita prosteta palmo.
La Stomatologia Speciala Centro de la 411-a Hospitalo de la Popola Liberiga Armeo sukcese uzis EBM-teknologion por personecigi kaj enplanti mandibulan titanialojan enplantaĵon kun tre personecigita simulado de anatomio por hemimaxillara resekcpaciento. Dum la operacio, la resekcio de la malsana mandiblo kaj individuigita funkcia riparo estis kompletigitaj en unu tempo, kaj la difektita mandiblo estis individue riparita kaj rekonstruita. La postoperacia efiko estis kontentiga. Lethaus B kaj aliaj esploristoj uzis 3D-presan teknologion por rekonstrui ostajn kaj mikrovaskulajn klapojn en 20 pacientoj kun mandibula resekcio, kio mallongigis la operaciotempon kaj plibonigis la operaciokvaliton, kaj la postoperacia efiko estis bona. En la lastaj jaroj, similaj novaĵoj kaj esplorado aperis en senfina fluo, kiu plene reflektas la bonajn aplikajn perspektivojn de 3D-presado en la medicina kampo.
Flanke de ortopediaj produktoj, 3D presitaj kirurgiaj enplantaĵmaterialoj ankaŭ iom post iom moviĝas al komercigo kaj merkatigo. En 2007, biopresitaj 3D presitaj acetabulo-tasoj kun malmolaj histaj skafaldoj evoluigitaj de itala kompanio Adler Ortho kaj LIma-LTO pasis CE-atestilon. La produkto de Exactech estis aprobita de FDA en 2010. En 2009, la tute-titania korpfuzio-aparato produktita fare de la amerika AMT-firmao uzante 3D-presadon ankaŭ pasigis la EU CE-atestilon. En 2013, la unua biopresita krania enplantaĵoprodukto en Usono estis aprobita fare de la FDA, kiu ankaŭ estas la unua personigita 3D presita PEEK krania enplantaĵfiguro en la mondo.
Sur ĉi tiu bazo, en 2014, Usono Oksforda Kompanio ricevis FDA-aprobon por 3D presado de makzelovizaĝaj ostaj produktoj (reĝimo 5IOK). Krome, estas raportite, ke en septembro 2015, la 3D presita homa enplantaĵo - artefarita koksa artiko evoluigita de la Tria Hospitalo de Pekina Medicino kaj Beijing Aikang Yicheng Medical Equipment Co., LTD., estis registrita de la Ŝtata Administracio pri Nutrado kaj Drogo. La 3D presita koksa artiko eniris la "amasproduktadstadion", kio signifas, ke la 3D presataj enplantaĵoj de Ĉinio ankaŭ paŝis en la fazon de produktado.
3D-presa teknologio montris ĉiam pli gravan rolon en medicina scienco kaj teknologia novigo, kaj la esplorado kaj aplikado de diversaj personigitaj enplantaĵprotezoj, protezmembroj, dentplantaĵoj kaj aliaj aspektoj ankaŭ estas pli kaj pli ampleksaj. Do, la biosekureca taksado de enplantaĵoj preparitaj per ĉi tiu nova procezo bezonas pli kaj pli da atento.
Esplorado pri biosekureco de 3D presa titanio
La sekureco de biomedicinaj materialoj estas ĉefe reflektita en la interago inter histoj kaj materialoj. Por ke biomedicinaj metalaj materialoj plenumu la normojn de enplantitaj aparatoj, oni devas postuli, ke la reago kaŭzita de enplantado en la homa korpo estas je akceptebla nivelo, kaj samtempe ĝi ne povas indukti kvalitajn ŝanĝojn en la strukturo kaj propraĵoj de la materialo. La interago inter homa korpo kaj homa korpo estas ĉefe reflektita en sia biokongrueco kaj biologia funkcio.
Tial, post enplantado en homa korpo, la enplantaĵo ne devus kaŭzi malfavorajn reagojn kiel alergio, inflamo kaj kemio en homaj ĉeloj, sango kaj organoj, aŭ la malakcepto de homaj fremdaj korpoj. Samtempe, ankaŭ necesas, ke la enplantaĵoj, kiuj devas esti enplantitaj dum longa tempo, devas havi bonajn senmovajn mekanikajn ecojn, tio estas sufiĉan forton, taŭgan elastan modulon, altan stabilecon, bonan korodan reziston kaj daŭran fortikecon. Nun la kirurgia enplantado de titania alojo estas vaste uzata en klinika praktiko, kaj ankaŭ la esploro pri biokongrueco estas matura. Sekve, la sekureco de titania alojo partoj rilataj al 3D presado ĉefe temigas la sekurecon de sia biomekanika funkcio.
La esplorado pri ĉu la 3D presita metala enplantaĵo estas komparebla al la ĝeneralaj enplantaĵproduktoj de la tradicia procezo laŭ mekanikaj propraĵoj, koroda rezisto kaj biokongrueco, kaj ĉu iuj el la statikaj mekanikaj ecoj de la aloja enplantaĵo povas renkonti la klinikan aplikon kaj naciajn normojn ankoraŭ estas en progreso. Oni trovis, ke la partaj senmovaj mekanikaj propraĵoj de 3D presitaj titanaj enplantaĵoj povas renkonti klinikajn bezonojn. Ti6A14V-specimenoj preparitaj per EBM-tekniko estis testitaj per rekta streĉa provo kaj varma izostatika premado. La rezultoj montris, ke la forto de TI6A14V-specimenoj superis la forĝan normon.
La korodrezisto de la alojo Co-Cr-Mo preparita per la SLM-teknologio estas simila al tiu de la alojo preparita per la tradicia procezo, kaj la kvanto de jondissolvo en la ŝajniga saliva medio estas malpli 3D presado ol tiu de la tradicia proceza alojo. La produkto Ti6A14V preparita de DMLS-teknologio estis trovita de EOS-kompanio havi la samajn senmovajn mekanikajn ecojn kaj lacecreziston kiel la tradicia forĝado per akceptebla post-prilaborado. La pora titania aloja vertebra fandado-aparato preparita de EBM estis enplantita en kapran korpon kaj atingis bonajn rezultojn en la cervika fuziomodelo de ŝafoj. La ost-materiala interfaco estis pli bona ol PEEK-fuzia aparato.
Klinike, la elasta modulo kaj aliaj mekanikaj propraĵoj de titania alojo ne kongruas kun la propraĵoj de homa osto, kio kondukos al la fenomeno de "stresa ŝirmado" en la ekstercentra osta histo de la enplantaĵo kaj kaŭzos osteoporozon, rezultigante ostan absorción, malstreĉiĝo kaj perdo de la enplantaĵo kaj malsukceso. Por redukti ĉi tiun problemon kun titanaj enplantaĵoj, poraj strukturaj enplantaĵoj eniris la okulojn de esploristoj. Nun, studoj montris, ke 3D-presado povas ĝustigi la mikrostrukturon de enplantaĵoj kun alta precizeco por ŝanĝi ilian elastan modulon kaj mekanikajn ecojn, por kongrui kun homa osta histo kaj plu plibonigi biomekaniajn funkciojn surbaze de certigi taŭgan fiziologian ŝarĝon.
La kontrolita strukturo de Ti6AI4V-korpo estis fabrikita per EBM-forma teknologio, kaj la interna malplena strukturo estis trovita esti kongrua kun la teoria dezajno sub skana elektrona mikroskopio, kiu atingis la precizan kontrolon de EBM sur la strukturo de 3D presitaj produktoj. Tra la mekanika agado-testo, la responda kunprema forto estas 163MPa kaj la elasta modulo estas 14MPa ĉe 60.1% pora poreco, kiu estas proksima al la homa osto. En vitro ĉelkulturo ankaŭ montris bonan ĉelkongruecon.
La poraj skafaldoj estis preparitaj per EBM-teknologio per optimumigo de dezajnaj parametroj, kaj iliaj mekanikaj trajtoj estis taksitaj. Estis trovite ke la biomekaniko de la dezajnitaj poraj materialoj havis altan gradon da supereco en la simulado de la fazkongruo kaj enplantadkongruo. Tri specoj de pora titanio kun 300gm, 600gm kaj 900~tm preparitaj de SLM estis enplantitaj en kuniklotibion por esplori la efikon de porproporcio sur osta kresko. La rezultoj montris, ke la osta histo kun 600~m pora strukturo havis pli bonan longon kaj biokongruecon.
El la vidpunkto de osta kresko, eŝafodo kun alĝustigebla poreco kaj aperturo estos pli favora al la transdono kaj transdono de nutraĵoj en la homa korpo, kaj ankaŭ povas antaŭenigi la kapablon de osta kresko, pliigi la kombinaĵon de enplantaĵoj kaj ostaj litoj kaj plilongigi la servadon de la protezo, por akiri pli bonajn medicinajn efikojn ol solida strukturo de titania alojo. En la lastaj jaroj, plurtrua titania alojo paŝo post paŝo estas konsiderata kiel la plej ideala klinika nova malmola histo riparado kaj anstataŭaĵo materialoj, kaj la apliko de 3D presita titania alojo enplantaĵoj kun diversaj mikroskopaj strukturoj aŭ tra strukturoj ankaŭ malfermis novan kampon.