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3D打印在制造鈦質髖關節植入物的深入創新

魔猴君  行業資訊   2105天前

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“輕型髖關節植入物的設計、制造和疲勞分析”中,土耳其研究人員尤努斯·E·德利坎利(Yunus E.Delikanli)和梅梅梅特·C·卡亞坎(Mehmet C.Kayacan)探索并測試了3D打印為全髖關節置換術(THA)制造髖關節植入物的更好方法。大多數人都意識到髖關節的重要性,尤其是出現一些重大健康問題,或者年齡的惡化變得明顯和痛苦時。

球窩關節使人類能夠進行大部分必要的活動,從就座到步行或跑步或更多需要跳躍的運動。這種關節在一輩子中會承受大量的磨損和撕裂,任何年齡段都可能發生創傷導致的骨折,但老年人更容易發生骨折。研究小組認為,“傳統、營養和生活方式”也可以發揮作用。

小孔(0.3 mm,kg)和(b)大孔(0.6 mm,bg)植入物

 研究人員說:“在涉及到高體重和體力活動的情況下,股骨上的負荷會增加,從而導致植入物股骨部分產生彎曲和扭轉應力?!比绻@些應力是重復的和可變的,那么髖關節植入物可能會出現疲勞骨折或變形。

為了在制造植入物方面進一步創新,研究人員使用鈦金屬粉末(Ti6Al4V合金)進行3D打印。使用Kubisch Raumzentrierten(KRZ)的晶格結構幾何圖形,在EOS M280直接金屬激光燒結(DMLS)機上打印了9個樣品,從0.03 mm到固體,多孔率為78.3%。在制作樣品后,研究人員發現,由于不僅能夠制作復雜的結構,而且能夠將內部挖空,重量減少了17%。

植入物的減輕過程

在測試中,研究團隊發現,在每個植入物的“頸部區域”中都顯示出“最大等效應力”。即使在相同的載荷下,輕型植入物也表現出更大的應力,這歸因于橫截面積更小,而且更復雜。每種植入物在500萬次加載循環后均被認為是成功的,疲勞壽命無限。


“根據ISO 7206標準的要求,所有用DMLS生產的植入物都顯示出足夠的疲勞性能。此外,有限元分析結果與疲勞試驗結果高度一致。因此,通過有限元分析,可以以足夠的精度預測研究孔尺寸范圍以外的位移。這使我們能夠節省生產成本,在不進行任何構建過程的情況下了解植入物的性能?!?/span>


幾十年前,很少有人能意識到3D打印和周邊技術對當今的醫療患者的影響,因為創新研究人員提出了一系列不同的植入物和設備,他們創造了從外科手術指南到重建的所有東西,使現在的人們能夠享受到更好的生活質量。

來源:中國3D打印網

   

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