1 Principio técnico es la transición de los modelos de computadora a la adaptabilidad biomecánica . adaptabilidad analítica .
Las fuentes de haz de alta energía se utilizan en la impresión 3D de metal, como la fusión del haz de electrones (EBM) y la fusión láser selectiva (SLM), para derretir los polvos de metal una capa a la vez, creando estructuras sólidas y complejas directamente . Los principales beneficios siguen:
Adaptación individualizada: utilizando datos de CT/MRI del paciente, se crea un modelo 3D para lograr una precisión de coincidencia geométrica de 0.1 milímetros con el hueso natural;
Creating honeycomb-shaped holes (with sizes between 200-800 μm and a porosity of 60-80%) to mimic the structure of natural bone helps the material's stiffness (1-10 GPa) match better with the stiffness of hard bone (about 18 GPa) and soft bone (about 0.1-2 GPa).
Estamos creando pequeñas ranuras en la superficie del implante para guiar el crecimiento celular en una dirección específica, promover el desarrollo de los vasos sanguíneos a través de canales internos y crear un entorno curativo que imita las condiciones naturales .
2 Innovación de materiales: el oficio de hacer malabarismos con propiedades mecánicas con biocompatibilidad
Aunque la aleación de titanio ampliamente utilizada (Ti6al4v) es excelente para pegarse al hueso y luchar contra el óxido, su módulo elástico de 110 GPA puede causar un problema llamado blindaje de estrés . La próxima generación de sistemas materiales está progresando en la superación de esta barrera .
Las aleaciones de Ti Ta (75 GPA) y Ti Nb (45 GPA) cambian su estructura de red con elementos Tantalum/Niobium, haciéndolas más rígidas y más similares al hueso .
El uso de la tecnología de fundición de lecho de polvo láser para construir agujeros de gradiente reduce el módulo elástico total del implante a 5-20 GPA .
La deposición del recubrimiento de una aleación de titanio con hidroxiapatita (HA) o bioglass (como 45S5) mejorará la adhesión de las células formadoras de huesos y la acumulación de material óseo .
3 De la imitación anatómica a la reconstrucción funcional biológica, la filosofía de diseño
El diseño de hueso artificial entra en el ámbito de la remodelación funcional después de superar la coincidencia de formularios:
El método de optimización de topología utiliza el análisis de elementos finitos para imitar cómo se distribuyen las cargas en el cuerpo, encontrando la mejor manera de manejar el estrés mientras usa la menor cantidad de material .
Control de la porosidad en diferentes niveles: poros pequeños (<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."
Diseño adaptativo dinámico: haga una aleación de zinc que combate las bacterias y una aleación de magnesio biodegradable que se descompone a una velocidad de 0.5-2 mm por año para lograr el cambio de un "apoyo temporal al tejido óseo permanente ."
4 Fabricación El sistema utiliza una alta precisión y requiere un control preciso, desde datos hasta práctica clínica . práctica nical . práctica nical . práctica nical de práctica clínica .
Seis fases principales comprenden todo el proceso de fabricación . El sistema utiliza un alto proceso:
Con la protección de gas inerte, la unión metalúrgica ocurre cuando el láser toca el polvo, con el grosor de la capa establecido en entre 20 y 50 μm de grosor . se establece entre 20 y 50 μm .
Cree archivos STL imprimibles con Mimics para replicar el entorno biomecánico después de la implantación .
Con protección de gas inerte, la unión metalúrgica ocurre cuando el láser toca el polvo, con el grosor de la capa establecido entre 20 y 50 μm .
La presión isostática caliente elimina la tensión interna; El pulido electroquímico mejora la suavidad de la superficie a RA 1 . 6 μm.
Microscopic CT testing for pore connectivity, universal testing machine testing for compressive strength (>200 MPa);
La esterilización de rayos gamma garantiza la esterilidad con una vida útil de más de cinco años .
5 Aplicaciones clínicas: el salto del laboratorio a la mesa de operaciones
La Operación de Resección del Bloque Torácica de Ovzhongshan Seventh Hospital logró la reparación de estabilidad del cuerpo espinal en tiempo real a través de la impresión 3D; La operación de resección del bloque torácico logró la reparación de estabilidad del cuerpo espinal en tiempo real a través de la impresión 3D; La operación de resección del bloque torácico logró la reparación de estabilidad del cuerpo espinal en tiempo real a través de la impresión 3D; La operación de resección del bloque torácico logró la reparación de estabilidad del cuerpo espinal en tiempo real a través de la impresión 3D; La operación de resección del bloque torácico logró la reparación de estabilidad del cuerpo espinal en tiempo real a través de la impresión 3D; Las operaciones de implantes se han llevado a cabo en todo el mundo, principalmente para:
La Operación de Resección del Bloque Torácica de Zhongshan Seventh Hospital logró la reparación de estabilidad del cuerpo espinal en tiempo real a través de la impresión 3D;
Reparación de fracturas complejas: el Instituto Fraunhofer en el andamio trabecular de Alemania, los cortes del andamio de la curación, el tiempo de curación en un 40%.
La copa acetabular impresa en 3D de los sintetizadores de la compañía suiza reduce la tasa de aflojamiento a menos del 2% por medio de una construcción porosa .
6 Desafíos y dificultades futuros: fabricación de precisión para la regeneración inteligente:
Los huesos impresos en 3D de metal todavía tienen tres problemas principales, a pesar de los excelentes beneficios tecnológicos:
Control de los costos: los costos consumibles del equipo son de tres a cinco veces los de los métodos convencionales;
Eficiencia de impresión: un solo elemento tarda de 12 a 24 horas en producir .
Obstáculos regulatorios: la FDA y la UE CE de EE. UU. Han certificado solo unos pocos bienes en todo el mundo .
El desarrollo futuro se centrará en las siguientes áreas:
Estamos desarrollando aleaciones de memoria de forma que permiten que los implantes se adapten y se deforman cuando se calienten a temperaturas específicas en el cuerpo .
La combinación de células y factores de crecimiento le permite a uno alcanzar la integración del "trasplante de cultivo de impresión ."
Los sensores integrados rastrean la integración ósea y envían comentarios en tiempo real a través de la transmisión inalámbrica, actuando así como un monitoreo inteligente .
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