1 Principio tecnico è la transizione dai modelli di computer all'adattabilità biomeccanica . Adattabilità analitica .
Le fonti di raggio ad alta energia sono utilizzate nella stampa 3D in metallo, come la fusione del fascio di elettroni (EBM) e la fusione laser selettiva (SLM), per fondere le polveri di metallo un livello alla volta, creando strutture solide e complesse direttamente .
Adattamento individualizzato: utilizzando i dati CT/MRI del paziente, viene creato un modello 3D per ottenere una precisione di corrispondenza geometrica di 0,1 millimetri con l'osso naturale;
Creazione di fori a forma di nido d'ape (con dimensioni tra 200-800 μm e una porosità di 60-80%) per imitare la struttura dell'osso naturale aiuta la rigidità del materiale (1-10 gpa) abbina meglio alla rigidità del bone duro (circa 18 gpa) e bone morbido (circa0.1-2 {gpa)
Stiamo creando piccoli scanalature sulla superficie dell'impianto per guidare la crescita cellulare in una direzione specifica, promuovere lo sviluppo dei vasi sanguigni attraverso i canali interni e creare un ambiente di guarigione che imita le condizioni naturali .
2 Innovazione materiale: l'arte di destreggiarsi tra le proprietà meccaniche con biocompatibilità
Anche se la lega di titanio ampiamente usata (TI6AL4V) è ottima per attaccarsi all'osso e alla lotta alla ruggine, il suo modulo elastico di 110 GPA può causare un problema chiamato schermatura da stress . La prossima generazione di sistemi materiali sta facendo progressi nel superamento di questo barriera .}
Le leghe ti (75 GPA) e Ti Nb (45 GPA) cambiano la loro struttura reticolare con elementi Tantalum/Niobium, rendendole più rigide e più simili alle ossa .
L'uso della tecnologia di fusione del letto a polvere laser per costruire fori di gradiente abbassa il modulo elastico totale dell'impianto a 5-20 GPA .
La deposizione del rivestimento di una lega di titanio con idrossiapatite (HA) o bioglasse (come 45S5) migliorerà l'adesione delle cellule che formano l'osso e l'accumulo di materiale osseo .
3 Dalla imitazione anatomica alla ricostruzione funzionale biologica, Progetta filosofia
Il design osseo artificiale entra nel regno del rimodellamento funzionale dopo aver superato la corrispondenza della forma:
Il metodo di ottimizzazione della topologia utilizza l'analisi degli elementi finiti per imitare il modo in cui i carichi sono distribuiti nel corpo, trovando il modo migliore per gestire lo stress mentre si utilizza la minima quantità di materiale .
Controllare la porosità a diversi livelli: pori piccoli (<100 μm) affect how cells act, creating a supportive structure of "vascular bone units" while designing larger pores: Make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5-2 mm per year to transition from a "temporary support to permanent bone tissue." er pores: Make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5–2 mm per year to transition from a "temporary support to permanent bone tissue." They make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5–2 mm per year to achieve the change from "temporary support to permanent bone tissue."
Design adattivo dinamico: crea una lega di zinco che combatte i batteri e una lega di magnesio biodegradabile che si rompe a una velocità di 0.5-2 mm all'anno per ottenere il cambiamento da un "supporto temporaneo al tessuto osseo permanente ."
4 La produzione del sistema utilizza un'elevata precisione e richiede un controllo preciso, dai dati alla pratica clinica . pratica nical . pratica nical . pratica clinica pratica .
Sei fasi principali comprendono l'intero processo di produzione . Il sistema utilizza un processo elevato:
Con protezione da gas inerte, il legame metallurgico avviene quando il laser tocca la polvere, con lo spessore dello strato impostato tra 20 e 50 μm . lo spessore è impostato tra 20 e 50 μm .
Crea file STL stampabili con imitazioni per replicare l'ambiente biomeccanico dopo l'impianto .
Con protezione da gas inerte, il legame metallurgico avviene quando il laser tocca la polvere, con lo spessore dello strato impostato tra 20 e50 μm .
La pressione isostatica calda rimuove la tensione interna; La lucidatura elettrochimica migliora la morbidezza superficiale a RA 1 . 6 μm.
Microscopic CT testing for pore connectivity, universal testing machine testing for compressive strength (>200 MPA);
La sterilizzazione gamma ray garantisce la sterilità con una durata di conservazione di oltre cinque anni .
5 Applicazioni cliniche: il salto dal laboratorio alla tabella operativa
Ovzhongshan Seventh Hospital L'operazione di resezione in blocco del Blocco ha raggiunto la riparazione della stabilità del corpo spinale in tempo reale attraverso la stampa 3D; L'operazione di resezione bloc toracica ha raggiunto la riparazione della stabilità del corpo spinale in tempo reale attraverso la stampa 3D; L'operazione di resezione bloc toracica ha raggiunto la riparazione della stabilità del corpo spinale in tempo reale attraverso la stampa 3D; L'operazione di resezione bloc toracica ha raggiunto la riparazione della stabilità del corpo spinale in tempo reale attraverso la stampa 3D; L'operazione di resezione bloc toracica ha raggiunto la riparazione della stabilità del corpo spinale in tempo reale attraverso la stampa 3D; Le operazioni di impianto sono state eseguite in tutto il mondo, principalmente per:
L'operazione di resezione del blocco toracico in blocco del Seventh Hospital di Zhongshan ha raggiunto la riparazione della stabilità del corpo spinale in tempo reale attraverso la stampa 3D;
Riparazione di frattura complessa: il Fraunhofer Institute nella tedesca imitativa di impalcature trabecolari tagli i tempi di guarigione del 40%.
La coppa acetabolare stampata in 3D dalla società svizzera Syntes abbassa il tasso di allentamento al di sotto del 2% per mezzo di una costruzione porosa .
6 sfide e difficoltà future: produzione di precisione per rigenerazione intelligente:
Le ossa stampate in metallo 3D hanno ancora tre problemi principali, nonostante i grandi vantaggi tecnologici:
Controllo dei costi: i costi di consumo di attrezzature sono da tre a cinque volte quelli dei metodi convenzionali;
Efficienza di stampa: un singolo elemento impiega da 12 a 24 ore per produrre .
Gli ostacoli normativi: la FDA e l'Eu CE degli Stati Uniti hanno certificato solo pochi beni in tutto il mondo .
Lo sviluppo futuro si concentrerà sulle seguenti aree:
Stiamo sviluppando leghe di memoria di forma che consentono agli impianti di adattarsi e deformarsi se riscaldate a temperature specifiche nel corpo .
La combinazione di cellule e fattori di crescita consente di raggiungere l'integrazione del "trapianto di coltura di stampa ."
I sensori integrati tracciano l'integrazione ossea e invia un feedback in tempo reale tramite trasmissione wireless, agendo così come monitoraggio intelligente .
https: // www . China -3 dprinting . com/metal -3 d-stamping/slm -3 d-stampal-metal . html