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   1940天前

在“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。”如果這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。”

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