Sinau Anyar Nemokake Implan Medis Titanium Efektif banget

Proses printing 3D titanium

Dibandhingake karo proses tradisional, kaluwihan teknologi printing 3D kanggo nggawe tokoh implan bedhah pribadi utamané dibayangke ing: 3D printing free mbentuk ciri bisa kanthi cepet lan kanthi bener ngatur implan internal, bisa ngatasi wangun tokoh implan universal tradisional ora kompatibel karo awak manungsa lan sifat mechanical ora nganti masalah standar; Ing pabrik struktur kompleks lan produk sing angel diproses, struktur mikro sing dipersonalisasi, utamane keropos liwat struktur, ora mung bisa ketemu sifat fisik lan kimia tartamtu, nanging uga nambah biohistokompatibilitas.

Kauntungan seri iki kanthi efektif bisa ngatasi masalah umum kanggo nglindhungi stres lan kegiatan implan biologis sing kurang. Saiki, alloy titanium printing 3D sing paling umum digunakake lan digunakake yaiku teknologi SLM lan teknologi EBM.

Selective Laser Melting (SLM) nggunakake laser minangka sumber panas kanggo selektif iradiasi bahan bubuk sing wis dilebokake kanggo entuk leleh kanthi cepet. Prinsip kerja utama yaiku ing lingkungan perlindungan gas inert, instrumen lan peralatan ngontrol sinar laser miturut jalur pemindaian ngisi sing digawe dening mode desain sistem kanggo milih lan nyawiji saben lapisan bubuk.

Banjur platform dipindhah mudhun, bubuk dilebokake maneh lan sintering diulang nganti kabeh wangun dibentuk. Proteksi gas inert nyegah logam saka reaksi karo gas liyane ing suhu dhuwur. Teknologi SLM akeh banget kanggo mbentuk bahan, nyimpen materi lan bisa didaur ulang, ora perlu ngrancang lan nyiapake sistem dhukungan sing rumit, seri kaluwihan iki ndadekake teknologi SLM saya akeh digunakake.

Nanging, SLM uga wis sawetara drawbacks: amarga saka daya laser winates lan mindhai galvanometer deflection Angle, sawetara ukuran bagean disiapake dening SLM bakal diwatesi; Laser-daya dhuwur lan peralatan optik kualitas larang kanggo Pabrik, kang nambah beban ekonomi kanggo sawetara ombone. Amarga nggunakake bahan wêdakakêna ing teknologi SLM, kualitas lumahing bagean nyetak bisa dadi masalah, kang mbutuhake pangolahan secondary prodhuk kanggo digunakake kanggo karya sakteruse; Spheroidization lan warping cacat bisa uga dumadi ing proses Processing, kang mbutuhake langkah luwih kanggo strictly ngoptimalake prosedur Processing Electron beam leleh, EBM proses sing nggunakake sinar elektron minangka sumber panas kanggo nyawiji lapisan wêdakakêna logam dening lapisan ing lingkungan vakum kanggo Manufaktur aditif.

Prinsip kerjane yaiku: wêdakakêna sing wis dilapisi, defleksi sinar elektron kanthi energi dhuwur sawise fokus kanggo ngasilake energi dhuwur ing wilayah cilik lokal kanggo mindai lapisan bubuk kanggo ngasilake suhu dhuwur lan malah nyawiji, liwat sinar elektron pemindaian sing terus-terusan kanggo ngasilake energi ing antarane fusi blumbang cair lan solidifikasi, disambungake menyang lapisan logam linear lan planar.

Sawise rampung lapisan saiki, baleni operasi mbikak bubuk kanggo mbentuk. Ing proses produksi, EBM adopts lingkungan leleh online bener kanggo mesthekake kekuatan dhuwur saka materi lan supaya oksidasi saka wesi. Dibandhingake karo SLM, kaluwihan utama EBM yaiku: generasi energi sinar elektron sing efisien nggunakake daya kurang, kecepatan produksi dhuwur, saengga daya total kabeh mesin dhuwur; Deflection saka sinar elektron ora perlu kanggo mindhah bagean peralatan, kang luwih mbenakake kacepetan mindhai. Lingkungan termal sing apik njamin stabilitas bentuk bagean sing dicithak 3D, njamin sifat mekanik statis, nyukupi syarat biologi, lan bubuk logam uga bisa didaur ulang.

Status lan kemajuan implan bedhah sing dicithak 3D

Implan bedhah lan orthotics kanthi printing 3D duwe prospek aplikasi sing janjeni ing bidang osteologi. Saiki tambah akehBahan implan sing dicithak 3Dkayata AIDS pangrungu, anggota awak prostetik, panuntun bedah ortopedi pribadi, sendi buatan, kuping njaba gawean, implan dental pribadi lan aplikasi liyane ing perawatan pribadi klinis. Miturut lapuran, ing 2014, peneliti ing Universitas Peking kasil nandur bocah lanang umur 12 taun kanthi spine buatan sing dicithak 3D kanthi lubang mikro, sing dadi kasus pertama ing donya. Ing taun sing padha, para dokter lan ilmuwan nyedhiyakake bocah wadon umur 5 taun ing Skotlandia kanthi palem prostetik sing dicithak 3D.

Pusat Spesialisasi Stomatology saka Rumah Sakit Tentara Pembebasan Rakyat 411 kasil nggunakake teknologi EBM kanggo nggawe adat lan implan implan paduan titanium mandibular kanthi simulasi anatomi sing dipersonalisasi banget kanggo pasien reseksi hemimaxillary. Sajrone operasi kasebut, reseksi mandible sing lara lan ndandani fungsional individu rampung ing siji wektu, lan rahang sing rusak didandani lan dibangun maneh. Efek pasca operasi wis puas. Lethaus B lan peneliti liyane nggunakake teknologi printing 3D kanggo mbangun maneh flap balung lan mikrovaskular ing 20 pasien kanthi reseksi mandibular, sing nyepetake wektu operasi lan ningkatake kualitas operasi, lan efek pasca operasi apik. Ing taun-taun pungkasan, warta lan riset sing padha wis muncul ing aliran tanpa wates, sing nggambarake prospek aplikasi percetakan 3D sing apik ing bidang medis.

Ing sisih produk ortopedi, bahan implan bedah cetak 3D uga alon-alon maju menyang komersialisasi lan pemasaran. Ing 2007, cangkir acetabulum dicithak 3D bioprinted kanthi scaffolders jaringan keras sing dikembangake dening perusahaan Italia Adler Ortho lan LIma-LTO lulus sertifikasi CE. Produk Exactech disetujoni dening FDA ing taun 2010. Ing taun 2009, piranti gabungan awak kabeh-titanium sing diprodhuksi dening perusahaan AMT Amerika nggunakake percetakan 3D uga lulus sertifikasi CE EU. Ing taun 2013, produk implan tengkorak bioprinted pisanan ing Amerika Serikat disetujoni dening FDA, sing uga minangka tokoh implan tengkorak PEEK cetak 3D pertama ing donya.

Ing basis iki, ing 2014, United States Oxford Company nampa persetujuan FDA kanggo printing 3D produk balung maxillofacial (mode 5IOK). Kajaba iku, kacarita ing September 2015, implan manungsa sing dicithak 3D - sendi pinggul buatan sing dikembangake dening Rumah Sakit Katelu Kedokteran Beijing lan Beijing Aikang Yicheng Medical Equipment Co., LTD., wis didaftar dening Administrasi Pangan lan Narkoba Negara. Gabungan pinggul sing dicithak 3D wis mlebu "tataran produksi massal", sing tegese implan cetak 3D China uga wis mlebu ing tahap produksi.

Teknologi printing 3D wis nuduhake peran sing saya penting ing ilmu kedokteran lan inovasi teknologi, lan riset lan aplikasi saka macem-macem prostheses implan pribadi, perangan awak prostetik, implan dental lan aspèk liyane uga luwih akeh. Dadi, evaluasi biosafety saka implan sing disiapake dening proses anyar iki mbutuhake perhatian liyane.

Riset babagan biosafety saka titanium printing 3D

Keamanan bahan biomedis utamane dibayangke ing interaksi antarane jaringan lan bahan. Supaya bahan logam biomedis bisa nyukupi standar piranti sing ditanem, kudu mbutuhake reaksi sing disebabake implantasi ing awak manungsa ing tingkat sing bisa ditampa, lan ing wektu sing padha, ora bisa nyebabake owah-owahan kualitatif ing struktur lan sifat materi kasebut. Interaksi antarane awak manungsa lan awak manungsa utamane dibayangke ing biokompatibilitas lan fungsi biologis.

Mulane, sawise implantasi ing awak manungsa, implan ngirim ora nimbulaké reaksi salabetipun kayata alergi, inflammation lan kimia ing sel manungsa, getih lan organ, utawa penolakan awak manca manungsa. Ing wektu sing padha, uga dibutuhake yen implan sing kudu ditanem kanggo wektu sing suwe kudu nduweni sifat mekanik statis sing apik, yaiku kekuatan sing cukup, modulus elastis sing cocok, stabilitas sing dhuwur, tahan korosi sing apik lan tahan lama. Saiki implantasi bedhah saka alloy titanium digunakake akeh ing praktik klinis, lan riset biokompatibilitas uga diwasa. Mulane, safety bagean titanium alloy related kanggo printing 3D utamané fokus ing safety saka fungsi biomechanical sawijining.

Panliten babagan apa implan logam sing dicithak 3D bisa dibandhingake karo produk implan umum saka proses tradisional babagan sifat mekanik, resistensi korosi lan biokompatibilitas, lan manawa sawetara sifat mekanik statis implan alloy bisa nyukupi aplikasi klinis lan standar nasional isih ditindakake. Wis ditemokake manawa sifat mekanik statis parsial saka implan titanium sing dicithak 3D bisa nyukupi kabutuhan klinis. Sampel Ti6A14V sing disiapake kanthi teknik EBM diuji kanthi uji tarik langsung lan uji tekanan isostatik panas. Asil nuduhake yen kekuatan saka conto TI6A14V ngluwihi standar forging.

Ketahanan korosi saka paduan Co-Cr-Mo sing disiapake dening teknologi SLM padha karo paduan sing disiapake kanthi proses tradisional, lan jumlah pembubaran ion ing lingkungan salivary simulasi kurang dicithak 3D tinimbang paduan proses tradisional. Produk Ti6A14V sing disiapake dening teknologi DMLS ditemokake dening perusahaan EOS nduweni sifat mekanik statis lan tahan lemes sing padha karo tempa tradisional liwat pemrosesan pasca sing cukup. Piranti fusi vertebrae paduan titanium keropos sing disiapake dening EBM ditanem ing awak wedhus lan entuk asil sing apik ing model fusi serviks wedhus. Antarmuka materi balung luwih apik tinimbang piranti fusi PEEK.

Secara klinis, modulus elastis lan sifat mekanik liyane saka titanium alloy ora cocog karo sifat balung manungsa, sing bakal nyebabake fenomena "stress shielding" ing jaringan balung perifer saka implan lan nyebabake osteoporosis, nyebabake panyerepan balung, loosening lan mundhut implan lan gagal. Kanggo nyuda masalah iki kanthi implan titanium, implan struktur keropos wis mlebu mata para peneliti. Saiki, pasinaon nuduhake yen printing 3D bisa nyetel mikrostruktur implan kanthi presisi sing dhuwur kanggo ngganti modulus elastis lan sifat mekanik, supaya cocog karo jaringan balung manungsa lan nambah fungsi biomekanik kanthi dhasar kanggo njamin beban fisiologis sing cocog.

Struktur kontrol awak Ti6AI4V diprodhuksi dening teknologi pembentuk EBM, lan struktur kekosongan internal ditemokake konsisten karo desain teoretis ing mikroskop elektron scanning, sing entuk kontrol akurat EBM ing struktur produk cetak 3D. Liwat tes kinerja mekanik, kekuatan kompresi sing cocog yaiku 163MPa lan modulus elastis yaiku 14MPa kanthi porositas pori 60,1%, sing cedhak karo balung manungsa. Kultur sel in vitro uga nuduhake kompatibilitas sel sing apik.

Perancah keropos disiapake dening teknologi EBM liwat optimalisasi paramèter desain, lan sifat mekanike dievaluasi. Ditemokake yen biomekanik saka bahan keropos sing dirancang nduweni keunggulan sing dhuwur ing simulasi kompatibilitas fase lan pencocokan implantasi. Telung jinis titanium keropos kanthi 300gm, 600gm lan 900~tm sing disiapake dening SLM ditanem ing tibia terwelu kanggo nyelidiki pengaruh rasio pori ing pertumbuhan balung. Asil nuduhake yen jaringan balung kanthi struktur keropos 600~m nduweni dawa lan biokompatibilitas sing luwih apik.

Saka titik tampilan wutah balung, scaffold karo porosity luwes lan aperture bakal luwih kondusif kanggo transmisi lan transmisi gizi ing awak manungsa, lan uga bisa ningkataké kemampuan wutah balung, nambah kombinasi implan lan kasur balung, lan ngluwihi gesang layanan saka prosthesis, supaya minangka kanggo njupuk efek medical luwih saka alloy struktur ngalangi titanium. Ing taun anyar, multi-bolongan titanium alloy langkah dening langkah dianggep paling becik Clinical anyar hard tissue repair lan bahan panggantos, lan aplikasi 3D printed titanium alloy implants karo macem-macem struktur mikroskopik utawa liwat struktur uga wis mbukak lapangan anyar.