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金属3D打印在骨科植入物领域的应用新材料前沿--欧宝体育app
更新时间:2022-11-24 字号:T|T
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  3D打印手艺在医疗方面的利用正在不竭扩大。依托在医学扫描和成像手艺(CT、MRI、超声波),这类新的方式为医疗供给了更多经济而有用的解决方案,正在改变现有医疗行业的供给链。
  在这方面一个值得留意的工作是,美国医药监管机构FDA已给一些3D打印的医疗装备发放了市场许可。
  那末此刻已有那些医疗方面的终端利用可以3D打印了?
  通用项目(髋部/膝盖/肩部植入物或植入物附件)
  怪异的定制项目(助听器、牙科、鞋垫、假肢和矫形外科植入物)
  模子(用在下一步制造牙冠或牙齿改正)
  已采取3D打印部件的这些医疗范畴取得了一个更加精简的供给链。3D打印手艺不需要多个环节的出产进程或利用任何其它东西,并且可以或许最年夜限度地下降库存。这致使了本钱的下降和交货时候的缩短,对那些体积小、布局复杂的零部件,如骨科植入物,效益特别较着。
  今朝很多外科大夫正在测验考试用金属3D打印工艺来制造骨科植入物,并且行将取得成功的利用。此中的缘由是金属3D打印首要有以下特点:
  1)生物相容性金属粉末
  可以或许在其概况取得来自相邻细胞和组织的预期反映是外科植入物的一个很是主要的属性。由于细胞行动(密合性、功能性改变、形态转变和增殖)会遭到其概况属性的强烈影响。概况描摹、概况化学和概况能量安排着植入物的生物反映。
  是以,对植入物的制造,优选材料是纯钛和钛合金。纯钛具有较高的耐侵蚀性和被认为是最具生物相容性的金属。只要其概况被表露在氧化性介质中,它就可以够自觉地构成不变的惰性氧化物层。假如需要生物医学植入物具有更高的强度的话,那末更好的选择则是Ti6Al4V合金,该材料也会表示出杰出的抗疲惫、耐侵蚀特征,并且比重比力低。
  另外,可以或许以粉末情势供给的其他生物相容性材料还不锈钢316L和钴铬合金。而高度受控的金属3D打印情况(布满中性气体和限制氧气)可确保打印部件的高纯度,保存了期望的材料机能。
  2)更廉价的“一次性”定制金属植入物
  在制造定制化的植入物时,传统的体例常常特殊费时和昂贵,而3D打印则就矫捷的多,其资金需求被限制在必然规模,设计复杂性被减小,从而使小我定制得以实现。
  不言而喻,定制产物会让病人加倍舒适,恢复得更快。骨科大夫可以经由过程自界说外形优化应力在骨骼上的散布,并供给更好的顺应性,并消弭了外科大夫在手术当中进行手动处置的需要。掉败的风险下降了,同时手术时候和整体本钱也在下降。
  3)机械机能进级
  3D打印的部件与传统制造手艺,如锻造,出产出来的部件比拟,常常具有更好的机械机能。由于有的金属3D打印工艺会触及到很是专业前沿的冶金学手艺,可以或许生成怪异的微不雅布局。据天工社所知,颠末妥帖处置,金属3D打印可以或许发生精制晶粒,这是由于热影响区域直接环抱着激光熔池,所以可以快速取得热能。另外,作为金属3D打印价值链的一部门,后处置中的热处置也能够进一步提高预制品的机械机能。
  其成果是,该部门可能由于厚度的稍稍削减而变得更轻,这下降了患者的不适感,并且不会牺牲其它属性。
  4)3D打印和矫形金属植入物之间的协同感化
  钛金属具有高弹性模量,轻易致使植入物和骨头之间的弹性掉配,并限制了这类材料的利用。一种低弹性杨氏模量有助在避免“应力屏障”(即因为植入物致使的骨骼正常应力的消逝),而“应力屏障”则会致使骨质密度的下降。
  因为金属3D打印手艺可以或许指定构建对象的孔隙度,是以可以经由过程改变体积分率和多孔布局的尺寸散布来解决这个问题。事实上,多孔钛的弹性模量会跟着孔径的增添而减小,而植入物可以经由过程量身定制具有近似人骨的机械机能。  另外,传统上利用减材制造的金属植入物凡是会在概况施加多孔概况涂层,以便在骨内发展和全部植入物的连系。而金属3D打印则可以或许将供给强度的致密承重布局与切确而相互毗连的开放气孔引诱骨发展有机地连系在一路。
  最后一点,但一样主要的是,当骨科植入物需要固定的时辰,金属3D打印的预制品部件的粗拙概况可以消弭下流涂覆操作的需要,节流了时候和金钱。

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