Nei Etude fënnt Titan Medical Implantate héich effektiv

3D Dréckerei Titan Prozess

Am Verglach mam traditionelle Prozess sinn d'Virdeeler vun der 3D Drécktechnologie fir personaliséiert chirurgesch Implantatfiguren ze fabrizéieren haaptsächlech reflektéiert an: 3D Dréckerei fräi Bildungseigenschaften kënnen den internen Implantat séier a präzis personaliséieren, kann d'traditionell universell Implantat Figur iwwerwannen ass inkompatibel mam mënschleche Kierper a seng mechanesch Eegeschafte sinn net bis zu Standardproblemer; Bei der Fabrikatioun vu komplexe Strukturen a schwéier ze veraarbechte Produkter kënnen personaliséiert Mikrostrukturen, besonnesch porös duerch Strukturen, net nëmmen spezifesch physesch a chemesch Eegeschafte erfëllen, awer och d'Biohistokompatibilitéit verbesseren.

Dës Serie vu Virdeeler kann effektiv d'gemeinsame Probleemer vum Stressschutz a gerénger biologescher Aktivitéit vun Implantate iwwerwannen. Am Moment sinn déi meescht benotzt a wäit benotzt 3D Drécker Titanlegierungen SLM Technologie an EBM Technologie.

Selektiv Laser Schmelzen (SLM) benotzt Laser als Hëtztquell fir selektiv virgeluechte Pulvermaterialien ze bestralen fir séier Schmelzbildung z'erreechen. Den Haaptfunktiounsprinzip ass datt ënner dem Inertgasschutzëmfeld d'Instrument an d'Ausrüstung de Laserstrahl kontrolléieren no dem Füllscannerwee generéiert vum Systemdesignmodus fir all Schicht vu Pudder ze wielen an ze schmëlzen.

Duerno gëtt d'Plattform erof geréckelt, Pudder gëtt erëm geluecht an d'Sintering gëtt widderholl bis déi ganz Form geformt ass. Den Inertgasschutz verhënnert datt d'Metall mat anere Gase bei héijen Temperaturen reagéiert. SLM Technologie ass ganz breet Palette vu Formmaterialien, Material spueren a recycléierbar, brauche keng komplex Ënnerstëtzungssystem ze designen an ze preparéieren, dës Serie vu Virdeeler mécht SLM Technologie méi a méi wäit benotzt.

Wéi och ëmmer, SLM huet och e puer Nodeeler: Wéinst der limitéierter Laserkraaft a Scannen Galvanometer Oflehnungswénkel, wäert d'Gréisst Gamme vun Deeler virbereet vun SLM limitéiert ginn; Héichkraaft Laser a qualitativ héichwäerteg optesch Ausrüstung sinn deier fir ze fabrizéieren, wat d'wirtschaftlech Belaaschtung zu engem gewësse Mooss erhéicht. Wéinst der Verwäertung vu Pulvermaterialien an der SLM-Technologie kann d'Uewerflächqualitéit vun de geformte Deeler problematesch sinn, wat sekondär Veraarbechtung vum Produkt erfuerdert fir déi spéider Aarbecht ze benotzen; Spheroidization a warping Mängel kënnen och am Veraarbechtung Prozess geschéien, déi e weidere Schrëtt erfuerdert fir strikt d'Veraarbechtung Prozedur optimiséieren Elektronenstrahl Schmelzen, EBM ass e Prozess deen Elektronenstrahl als Hëtztquell benotzt fir Metallpulver Schicht fir Schicht am Vakuum Ëmfeld fir additiv Fabrikatioun ze schmëlzen.

Seng Aarbechtsprinzip ass: Pre-beschichtete Pudder, héich-Energie Elektronenstrahl Oflenkung nom Fokus fir héich Energie am lokalen klenge Gebitt ze produzéieren fir d'Pulverschicht ze scannen fir héich Temperaturen ze produzéieren a souguer ze schmëlzen, duerch den Elektronenstrahl kontinuéierlech Scannen fir Energie tëscht der Schmelzpool Fusioun a Solidifikatioun ze produzéieren, verbonne mat enger linearer a planarer Metallschicht.

Nodeems Dir déi aktuell Schicht fäerdeg gemaach hutt, widderhuelen d'Pulverleeëoperatioun fir ze bilden. Am Produktiounsprozess adoptéiert EBM dat richtegt Loftschmelzëmfeld fir déi héich Kraaft vum Material ze garantéieren an d'Oxidatioun vun der Legierung ze vermeiden. Am Verglach mat SLM sinn d'Haaptvirdeeler vun EBM: déi effizient Generatioun vun Elektronenstrahlkraaft verbraucht manner Kraaft, d'Produktiounsgeschwindegkeet ass héich, sou datt d'tatsächlech Gesamtkraaft vun der ganzer Maschinn héich ass; D'Deflektioun vum Elektronenstrahl brauch net den Ausrüstungsdeel ze beweegen, wat d'Scannengeschwindegkeet weider verbessert. Déi gutt thermesch Ëmwelt garantéiert d'Formstabilitéit vun 3D gedréckte Deeler, garantéiert seng statesch mechanesch Eegeschaften, entsprécht biologesch Ufuerderungen, an d'Metallpulver kann och recycléiert ginn.

De Status an de Fortschrëtt vun 3D gedréckte chirurgeschen Implantater

Chirurgesch Implantate an Orthotik mat 3D Dréckerei hunn eng villverspriechend Uwendungsperspektiv am Gebitt vun der Osteologie. Elo ginn et der ëmmer méi3D gedréckte Implantatmaterialienwéi HörAIDS, prothetesch Glieder, personaliséiert orthopädesch Chirurgie Guiden, kënschtlech Gelenker, kënschtlech baussenzeg Oueren, personaliséiert Zännimplantater an aner Uwendungen an der klinescher personaliséierter Behandlung. Laut Berichter, am Joer 2014, hunn d'Fuerscher vun der Peking University erfollegräich en 12 Joer ale Jong mat enger personaliséierter 3D gedréckter kënschtlecher Wirbelsäule mat Mikro-Lächer implantéiert, wat den éischte Fall op der Welt war. Am selwechte Joer hunn d'Dokteren a Wëssenschaftler e 5 Joer ale Meedchen a Schottland mat enger 3D gedréckte Prothese gepasst.

De Stomatology Specialty Center vum 411th Spidol vun der People's Liberation Army huet erfollegräich EBM Technologie benotzt fir e Mandibulär Titanlegierung Implantat mat héich personaliséierter Simulatioun vun der Anatomie fir en hemimaxilläre Resektiounspatient ze personaliséieren an ze implantéieren. Wärend der Operatioun goufen d'Resektioun vun der krankheetlecher Mandibel an der individueller funktioneller Reparatur an enger Zäit ofgeschloss, an de defekt Mandibel gouf individuell reparéiert a rekonstruéiert. De postoperative Effekt war zefriddestellend. Lethaus B an aner Fuerscher benotzt 3D Dréckerei Technologie Knochen a microvascular flaps an 20 Patienten mat mandibulär resection rekonstruéiert, déi d'Operatioun Zäit verkierzt an der Operatioun Qualitéit verbessert, an der postwendend misse Effekt war gutt. An de leschte Joeren sinn ähnlech Neiegkeeten a Fuerschung an engem endlosen Stroum entstanen, deen déi gutt Uwendungsperspektive vum 3D-Dréckerei am medizinesche Beräich voll reflektéiert.

Op der Säit vun orthopädesche Produkter ginn 3D gedréckte chirurgesch Implantatmaterialien och lues a lues a Richtung Kommerzialiséierung a Vermaartung. Am Joer 2007, bioprinted 3D gedréckte Acetabulumbecher mat Hard Tissue Scaffolders entwéckelt vun der italienescher Firma Adler Ortho a LIma-LTO passéiert CE Zertifizéierung. De Produkt vum Exactech gouf vun der FDA am Joer 2010 guttgeheescht. Am Joer 2009 huet den All-Titaniumkierperfusiounsapparat produzéiert vun der amerikanescher AMT Firma mat 3D Dréckerei och d'EU CE Zertifizéierung passéiert. Am Joer 2013 gouf dat éischt bioprinted Schädelimplantatprodukt an den USA vun der FDA guttgeheescht, wat och déi éischt personaliséiert 3D gedréckte PEEK Schädelimplantatfigur op der Welt ass.

Op dëser Basis, am Joer 2014, krut d'US Oxford Company FDA Genehmegung fir 3D Dréckerei maxillofacial Knochenprodukter (5IOK Modus). Zousätzlech gëtt et gemellt datt am September 2015 den 3D gedréckte mënschlechen Implantat - kënschtlechen Hip Gelenk entwéckelt vum Drëtte Spidol vu Peking Medizin a Beijing Aikang Yicheng Medical Equipment Co., LTD., gouf vun der Staat Food and Drug Administration registréiert. Den 3D gedréckte Hip Gelenk ass an d'"Massproduktiounsstadium" agaangen, dat heescht datt China's 3D Drécker Implantate och an d'Bühn vun der Produktioun erakomm sinn.

3D Drécktechnologie huet eng ëmmer méi wichteg Roll an der medizinescher Wëssenschaft an der Technologieinnovatioun gewisen, an d'Fuerschung an d'Applikatioun vu verschiddene personaliséierte Implantatprothesen, Prothetik, Zännimplantater an aner Aspekter sinn och ëmmer méi extensiv. Also, d'Biosécherheetsevaluatioun vun Implantater, déi vun dësem neie Prozess virbereet sinn, brauch ëmmer méi Opmierksamkeet.

Fuerschung iwwer Biosécherheet vun 3D Dréckerei Titan

D'Sécherheet vu biomedizinesche Materialien gëtt haaptsächlech an der Interaktioun tëscht Stoffer a Materialien reflektéiert. Fir datt biomedizinesch Metallmaterialien d'Standarden vun implantéierten Apparater entspriechen, muss et erfuerderlech sinn datt d'Reaktioun, déi duerch Implantatioun am mënschleche Kierper verursaacht gëtt, op engem akzeptablen Niveau ass, a gläichzäiteg kann et net qualitativ Ännerungen an der Struktur an Eegeschafte vum Material induzéieren. D'Interaktioun tëscht mënschleche Kierper a mënschleche Kierper ass haaptsächlech a senger Biokompatibilitéit a biologescher Funktioun reflektéiert.

Dofir, no der Implantatioun am mënschleche Kierper, sollt den Implantat keng negativ Reaktiounen verursaachen wéi Allergie, Entzündung a Chemie a mënschlechen Zellen, Blutt an Organer, oder d'Oflehnung vu mënschlechen auslännesche Kierper. Zur selwechter Zäit ass et och erfuerderlech datt d'Implantate déi fir eng laang Zäit implantéiert musse gutt statesch mechanesch Eegeschaften hunn, dat heescht genuch Kraaft, entspriechend elastesche Modul, héich Stabilitéit, gutt Korrosiounsbeständegkeet an haltbar Haltbarkeet. Elo gëtt d'chirurgesch Implantatioun vun der Titanlegierung wäit an der klinescher Praxis benotzt, an d'Biokompatibilitéitsfuerschung ass och reift. Dofir ass d'Sécherheet vun Titanlegierungsdeeler am Zesummenhang mat 3D Dréckerei haaptsächlech op d'Sécherheet vu senger biomechanescher Funktioun konzentréiert.

D'Fuerschung iwwer ob den 3D gedréckte Metallimplantat vergläichbar ass mat den allgemenge Implantatprodukter vum traditionelle Prozess a punkto mechanesche Eegeschaften, Korrosiounsbeständegkeet a Biokompatibilitéit, an ob e puer vun de statesche mechanesche Properties vum Legierungsimplantat der klinescher Applikatioun an nationalen Normen entspriechen ass nach ëmmer amgaang. Et gouf fonnt datt déi deelweis statesch mechanesch Eegeschafte vun 3D gedréckte Titanimplantater klinesch Bedierfnesser erfëllen. Ti6A14V Echantillon virbereet vun EBM Technik goufen duerch direkt tensile Test a waarm isostatic pressen Test getest. D'Resultater weisen datt d'Stäerkt vun TI6A14V Proben de Schmiedenorm iwwerschratt huet.

D'Korrosiounsbeständegkeet vun der Co-Cr-Mo-Legierung, déi vun der SLM-Technologie virbereet ass, ass ähnlech wéi déi vun der Legierung, déi vum traditionelle Prozess virbereet ass, an d'Quantitéit vun der Ionopléisung am simuléierten Spaut-Ëmfeld ass manner 3D-Dréckerei wéi déi vun der traditioneller Prozesslegierung. D'Ti6A14V Produkt virbereet duerch DMLS Technologie gouf vun der EOS Firma fonnt fir déiselwecht statesch mechanesch Eegeschaften a Middegkeetsbeständegkeet ze hunn wéi déi traditionell Schmiede duerch raisonnabel Postveraarbechtung. De poröse Titanlegierung Wirbel-Fusiounsapparat virbereet vum EBM gouf a Geessekierper implantéiert an huet gutt Resultater am Gebärmutterhalsfusiounsmodell vu Schof erreecht. D'Schanken-Material Interface war besser wéi PEEK Fusioun Apparat.

Klinesch sinn den elastesche Modul an aner mechanesch Eegeschafte vun der Titanlegierung net mat den Eegeschafte vum mënschleche Knach entsprécht, wat zum Phänomen vum "Stressschutz" am periphere Knochengewebe vum Implantat féiert an d'Osteoporose verursaachen, wat zu der Knachabsorptioun resultéiert, loosening a Verloscht vum Implantat a Versoen. Fir dëse Problem mat Titanimplantater ze reduzéieren, sinn porös Strukturimplantater an d'Ae vun de Fuerscher erakomm. Elo hunn Studien gewisen datt 3D Dréckerei d'Mikrostruktur vun Implantate mat héijer Präzisioun upassen kann fir hiren elastesche Modul a mechanesche Properties z'änneren, sou datt se mam mënschleche Knochengewebe passen an d'biomechanesch Funktiounen weider verbesseren op Basis vun der adequat physiologescher Belaaschtung ze garantéieren.

D'kontrolléiert Struktur vun Ti6AI4V Kierper war vun EBM Form Technologie hiergestallt, an der intern Void Struktur war konsequent mat der theoreteschen Design ënner Scannen Elektronen microscopy fonnt, déi genee Kontroll vun EBM op der Struktur vun 3D gedréckt Produiten erreecht. Duerch de mechanesche Leeschtungstest ass déi entspriechend Drockstäerkt 163MPa an den elastesche Modul ass 14MPa bei 60,1% Pore Porositéit, déi no beim mënschleche Knach ass. In vitro Zellkultur huet och gutt Zellkompatibilitéit gewisen.

D'poröse Steigerunge goufen duerch EBM Technologie duerch Optimiséierung vun Designparameter virbereet, an hir mechanesch Eegeschafte goufen bewäert. Et gouf festgestallt datt d'Biomechanik vun den entworfen porösen Materialien en héije Grad vun Iwwerleeënheet an der Simulatioun vun der Phasekompatibilitéit an der Implantatiounsmatchung haten. Dräi Aarte vu porösen Titan mat 300gm, 600gm an 900~tm virbereet vum SLM goufen an Kanéngchen Tibia implantéiert fir den Effekt vum Pore Verhältnis op Knochenwachstum z'ënnersichen. D'Resultater weisen datt de Knochengewebe mat 600~m poröser Struktur eng besser Längt a Biokompatibilitéit hat.

Aus der Siicht vum Schankenwachstum wäert e Scaffold mat justierbarer Porositéit an der Ouverture méi förderlech sinn fir d'Transmissioun an d'Transmissioun vun Nährstoffer am mënschleche Kierper, a kann och d'Fäegkeet vum Schankenwachstum förderen, d'Kombinatioun vun Implantater a Schankenbetter erhéijen an d'Liewensdauer vun der Prothese verlängeren, fir besser medizinesch Effekter ze kréien alles wéi zolidd Struktur Titan. An de leschte Joeren, ass Multi-Lach Titan durchgang Schrëtt fir Schrëtt als déi ideal klinesch nei schwéier Tissu Reparatur an Ersatz Material considéréiert ginn, an d'Applikatioun vun 3D gedréckt Titan durchgang Implantate mat verschiddene mikroskopesch Strukturen oder duerch Strukturen huet och en neit Feld opgemaach.