Teknoloji enprime 3D (3DP), ke yo rele tou fabrikasyon aditif (AM), se yon teknoloji ki ekstrè done pou rekonstwi yon modèl òdinatè 3D epi enprime objè kouch pa kouch. Lè yo bay yon mòd konbinezon efikas, nenpòt materyèl ka enprime nan nenpòt fòm. Anpile objè yo. Avantaj teknik inik sa a pèmèt materyèl enprime 3D pou simulation avèk presizyon estrikti zo otojèn pou tretman topedik egzak ak pèsonalize, sa ki mennen òtopedik nan yon nouvo epòk personnalisation endividyèl. Materyèl yo nan enplantasyon òtopedik enprime 3D ki te mete nan aplikasyon klinik sitou gen ladan òganik polyether etè ketonn (PEEK) ak metal alyaj Titàn. Titàn alyaj gen yon istwa long nan aplikasyon, segondè fòs espesifik, bon biocompatibility, ak bon rezistans korozyon, epi li se kounye a lajman itilize. Lòt materyèl metal tankou Tantal, alyaj zenk, alyaj mayezyòm, elatriye pa te lajman itilize. Enpresyon 3D nan alyaj Titàn ka jisteman reglemante ak rapidman konstwi makroskopik ak mikwoskopik pre enplantasyon tisi zo natirèl. Enpresyon 3D divize an twa pwosesis: premye, kolekte done imaj 3D, konstwi yon modèl dijital ki genyen twa dimansyon, elatriye; dezyèm, fè Titàn alyaj poud ak cytokines nan "bio-lank", epi finalman, lè l sèvi avèk yon enprimant byolojik 3D, dapre paramèt topedik, amelyore estrikti a ak pèfòmans nan kò a bioprinted, epi finalman enplantasyon yo topedik ki satisfè kondisyon yo se pwodui. Kounye a, li souvan itilize nan pwotèz jwenti anch, pwotèz jwenti jenou, kò vètebral atifisyèl, elatriye nan pratik klinik. Ricles et al. rezime pwopòsyon yo nan divès kategori 3D enprime aparèy medikal yo itilize nan peyi Etazini depi lane 2000, alyaj Titàn matirite pou apeprè 70 pousan, ak alyaj 3D enprime Titàn gen lontan yo te matirite ak mete nan mache. Nan papye sa a, metòd bioprinting, karakteristik ak pwogrè aplikasyon klinik 3D enprime alyaj Titàn nan òtopedik yo revize jan sa a.
3D Titàn alyaj metòd enprime
Metòd prensipal yo nan enprime 3D yo enkli selektif lazè k ap fonn, stereolitografi, fizyon elèktron gwo bout bwa ak bouch poud teknoloji enprime bòdi, elatriye. Teknoloji EBM fabrike enplantasyon lè li aplike yon gwo bout bwa elèktron magnetoconductive pou fonn kouch metal poud pa kouch anba vakyòm segondè. Precision bòdi nan EBM se yon ti kras pi mal, men efikasite nan bòdi se wo, epi pa gen okenn tretman chalè segondè obligatwa, kidonk li se apwopriye pou fabrike nan enplantasyon topedik. Kounye a, enplantasyon òtopedik alyaj Titàn yo sitou prepare pa teknoloji EBM. Teknoloji SLM sèvi ak lazè optik gwo pouvwa pou fusion poud metal nan fòm implant solid. SLM gen gwo presizyon bòdi, men efikasite bòdi a ba epi li mande tretman chalè segondè. Li gen avantaj sèten nan pwodiksyon an nan enplantasyon òtopedik amann ak bòdi estrikti konplèks.
Pwopriyete alyaj Titàn
Eleman prensipal la nan alyaj Titàn se Ti6Al4V, ki se lajman ki itilize nan topedik akòz bon pèfòmans li yo. Estriktirèl, zo se sitou ki konpoze de zo kortik ekstèn ak zo anndan an, ak modil elastik apeprè 0.5 GPa ak 10-20 GPa, respektivman. Modil elastik nan alyaj Titàn dans se sou 110GPa. Apre enprime 3D, modil elastik nan materyèl alyaj Titàn pi ba pase sa yo ki nan alyaj òdinè Titàn, ki se pi pre estrikti nan fizyolojik nan zo. Alyaj Titàn gen bon byokonpatibilite, se benefisye nan ingrowth zo ak osteointegration, epi li apwopriye pou preparasyon an nan implants topedik. Titàn alyaj se pa sèlman rijid, men tou, gen fleksibilite eksepsyonèl ak bon rezistans fatig. Li apwopriye kòm yon sipò jwenti epi li ka ranplase lòt materyèl metal. Alyaj Titàn yo ensolubl nan asid fò ak alkali, epi yo toujou gen gwo fòs espesifik nan 500 degre, yo pa toksik nan kò imen an, gen bon estabilite chimik, epi yo apwopriye pou enplantasyon nan kò imen an. Titàn alyaj gen bon rezistans korozyon, rezistans fatig ak estabilite. Konpare ak lòt materyèl metal, modil elastik li pi pre ak zo, kidonk li apwopriye pou topedik.
Estati aktyèl aplikasyon klinik 3D enprime Titàn alyaj nan òtopedik
3D enprime Titàn alyaj te lajman itilize nan klinik òtopedik, tankou pwodiksyon an nan pwotèz atifisyèl, fiksasyon entèn, fizyon entèvèrtebral, plak gid, zo trabekilè atifisyèl, elatriye.
Aplikasyon nan operasyon kolòn vètebral operasyon kolòn vètebral se delika ak konplèks, ak operasyon an se difisil. Apre yon tan, koripsyon nan segman adjasan nan sit la chirijikal ak pòv mobilite kò vètebral yo se konplikasyon komen nan operasyon kò vètebral. Chwazi materyèl implant apwopriye pou kò vètebral la ak amelyore konplikasyon yo se pwoblèm ki bezwen rezoud nan operasyon epinyè. Alyaj Titàn gen bon pwopriyete mekanik ak rezistans konpresyon, ak teknoloji enprime 3D yo itilize pou pèsonalize enplantasyon, ki apwopriye pou operasyon epinyè. Nan dat 19 out 2014, ekip Liu Zhongjun ki soti nan Twazyèm Lopital Peking University te anonse ke aks yon 12-zans pasyan ki gen sarkòm Ewing a te reseke ak ranplase ak yon aks enprime 3D, ki genyen batay la tradisyonèl kalòj Titàn la. tandans koule epi mete èzofaj devan an. enpèfeksyon. Sa a se premye ka a rapòte nan mond lan nan itilize teknoloji enprime 3D pou ranplasman kolòn vètebral axial. Lu et al fè 3D enprime atifisyèl enplantasyon kò vètebral sou 15 pasyan ki ta dwe sibi operasyon fizyon antérieure, ak konkli nan swivi apre operasyon ke lè l sèvi avèk metòd tretman egzak sa a ka retabli estrikti anatomik la nan yon pi gwo limit epi anpeche operasyon. post-konplikasyon. Avèk devlopman teknoloji enprime 3D, pwototip rapid entegre nan alyaj Titàn konbine avèk teknoloji enprime 3D, ak preparasyon kalòj fizyon entèvèrtebral pèsonalize yo te aplike tou klinikman. Siu et al. itilize alyaj 3D enprime Titàn pou trete yon pasyan ki gen ka zo kase lonbèr osteyoporotik. Tradisyonèl fizyon entèvèrtebral pa t 'kapab matche ak endplate defòme pasyan sa a. Teknoloji enprime 3D itilize fòm plak final la kòm referans pou prepare yon pasyan ki gen yon wo degre de matche. Apre 6 mwa nan swivi, wotè entèvètebral la refè, e pa te gen okenn konplikasyon tankou deformation kò vertebral. Presizyon nan plasman vis pedicle nan operasyon epinyè a trè enpòtan, si plasman vis la pa kòrèk, li ka lakòz domaj nan tisi ak ògàn adjasan yo. Aplikasyon an nan plak gid enprime 3D amelyore to siksè nan plasman klou, diminye pousantaj la pèforasyon ak pousantaj erè nan plasman klou, fè operasyon an pi egzak, epi redwi radyasyon ki te koze pa fluoroskopi doktè a pandan pwosesis la plasman klou. Aplikasyon an nan alyaj 3D enprime Titàn nan kò vètebral atifisyèl, aparèy fizyon entèvèrtebral, ak operasyon reparasyon oksilyè epinyè amelyore presizyon nan tretman chirijikal ak redwi konplikasyon chirijikal.
Aplikasyon nan operasyon chòk pasyan operasyon chòk yo konplèks ak endividyèl, epi pasyan yo souvan akonpaye pa ka zo kase miltip oswa ka zo kase ki grav domaje epi ki difisil pou repare. Alyaj Titàn gen gwo estabilite epi li apwopriye pou reparasyon ka zo kase. Konbine ak teknoloji enprime 3D, li ka itilize pou jijman entwisyon ak simulation preoperativ davans, ki se fezab nan aplikasyon an egzat nan planifikasyon preoperasyon, kidonk amelyore presizyon chirijikal ak efikasite, diminye tan operasyon, ak amelyore pronostik. Kim et al. evalye efikasite 3D enprime plak Titàn bloke ak plak tradisyonèl Titàn bloke nan pasyan ki gen gwo ka zo kase konminute nan reyon distal la. Rezilta yo te montre ke plak Titàn 3D enprime yo te gen menm fòs ak plak Titàn tradisyonèl yo. Desen an nan mòfoloji ka zo kase ak anatomi zo afime pwospè rechèch la nan enprime 3D nan tretman ka zo kase. Shuang et al. konte 13 pasyan ki gen ka zo kase intercondylar humeral, nan yo ki 6 ka itilize plak 3D enprime Titàn ak 7 ka itilize plak Titàn tradisyonèl yo. Rezilta yo te montre ke aplikasyon an nan plak 3D enprime Titàn ka diminye tan operasyon an epi redwi konplikasyon. Aplikasyon an nan alyaj 3D enprime Titàn nan operasyon chòk se pi fezab nan reparasyon ka zo kase ak gerizon ak amelyore pronostik.
Aplikasyon nan operasyon jwenti Ranplasman jwenti atifisyèl se yon metòd efikas pou trete maladi jwenti grav. Ranplasman jwenti ka siyifikativman amelyore sentòm klinik yo ak restore fonksyon. Titàn alyaj gen bon rezistans konpresyon ak segondè rezistans mete, epi li apwopriye pou preparasyon jwenti topedik atifisyèl. Nan dènye ane yo, konbinezon an nan alyaj Titàn ak teknoloji enprime 3D te atire pi plis ak plis atansyon pou preparasyon an pèsonalize nan enplantasyon ki matche ak blesi jwenti yo. Ding Yujian et al. te rapòte yon ka revizyon anch nan 2019. Pasyan an te sibi rediksyon ouvè ak fiksasyon entèn de fwa pou "ka zo kase nan kou femoral gòch". Li te sibi ranplasman anch an 2006 ak revizyon an 2019. Kondisyon fizik pasyan an ak istwa plizyè operasyon yo te fè operasyon an difisil ak riske. Yo nan lòd yo amelyore pousantaj siksè nan operasyon an, ekip chirijikal la te jwenn done imaj epi rekonstwi li lè l sèvi avèk teknoloji enprime 3D enprime soti yon modèl ki konsistan avèk basen pasyan an ak modèl la enprime 3D yo dwe ranplase. Pwotèz alyaj Titàn yo te repete pou asire pwogrè lis operasyon an. Li Juehong et al. itilize kousinen alyaj 3D enprime Titàn pou repare domaj konplèks zo acetabular. Pa gen okenn detachman nan pwotèz la te jwenn nan swivi apre operasyon, ak efè a gerizon te serye. Yon endikatè enpòtan pou evalye siksè nan ranplasman jwenti se si doulè a ak lòt sentòm yo amelyore apre operasyon an, ak kalite lavi a amelyore. Aplikasyon an nan teknoloji enprime 3D konbine avèk alyaj Titàn pou prepare enplantasyon pa sèlman gen karakteristik ekselan nan alyaj Titàn, men tou, enplantasyon yo konpatib ak domaj yo jwenti nan pasyan yo. Li gen bon konpatibilite, diminye konplikasyon tankou jwenti mete ak chire, ak amelyore kalite lavi pasyan yo. Wan et al. divize 42 pasyan ki te bezwen reparasyon acetabular an de gwoup, yon gwoup itilize 3D enprime materyèl alyaj Titàn ki mouye, swiv moute nan 3 mwa, 6 mwa, ak 9 mwa apre operasyon, epi li te jwenn ke gwoup la obsèvasyon swiv Konpare ak gwoup kontwòl la, la. Nòt SF-36 te siyifikativman pi wo, ak nòt VAS la te siyifikativman pi ba, sa ki endike ke gwoup enprime 3D a te gen yon pi bon efè guérison. Zhang et al. aplike 3D enprime Titàn alyaj pou rekonstwi zo trabekulèr pou trete osteonecrosis bonè nan tèt femoral la. Yo nan lòd yo evalye fonksyon jwenti anch lan, yo te itilize nòt Harris apre operasyon ak echèl analòg vizyèl doulè (VAS). Pandan 24-mwa swivi a, nòt Harris apre operasyon an te ogmante anpil epi nòt VAS la te diminye anpil nan 12 mwa apre operasyon an. Ak agravasyon nan necrosis nan tèt femoral, nòt Harris la diminye yon ti kras ak nòt VAS la ogmante yon ti kras. Pousantaj amelyorasyon apre operasyon yo te 100 pousan pou etap ARCO IIA, 70 pousan pou etap IIB ak 0 pousan pou etap IIC. Pousantaj konsèvasyon anch lan te 100 pousan pou etap IIA, 100 pousan pou etap IIB, ak 50 pousan pou etap IIC. Rezilta yo montre ke metòd tretman alyaj 3D enprime Titàn gen yon efè satisfezan sou necrosis bonè nan tèt femoral la, ak sentòm klinik yo soulaje.
Aplikasyon operasyon timè zo Operasyon timè zo souvan mande pou preparasyon pwotèz pou ranplase yon pati nan manm yo. Aplikasyon an nan alyaj 3D enprime Titàn gen gwo estabilite ak bon plastisit, epi li apwopriye pou preparasyon implant. Mwens konplikasyon apre operasyon yo pi fezab nan reparasyon apre operasyon nan timè zo yo. Nan 2020, Lin Yunzhi et al. rapòte yon ka timè selil jeyan nan zo ki aplike teknoloji enprime 3D anvan ak pandan operasyon an. Done imaj yo te kolekte anvan operasyon an, epi yo te fè yon modèl enprime 3D pou obsèvasyon entwisyon. Enplantasyon enprime 3D ak bon rezilta. Soti nan 2017 a 2019, Lei Qing et al. itilize 3D enprime plak gid konbine avèk 3D enprime Titàn alyaj zo trabecular pou trete 2 ka pasyan ki gen timè arbr imè. Suivi te fèt apre operasyon an. Pami yo, 1 ka te gen bon rezilta swivi, ak lòt ka a te gen yon bon swivi apre operasyon. Pwotèz la te dekole nan 14 mwa epi li te ranfòse pa operasyon ankò. Swiv jiska 34 mwa apre operasyon an te montre pa gen okenn re-deplasman nan pwotèz la. Wang et al. itilize teknoloji enprime 3D pou enprime pwotèz epi aplike yo nan 11 pasyan ki gen timè basen. Efè apre operasyon an te bon epi pa gen okenn detachman pwotèz yo te jwenn. Nan 2019, Feng te rapòte yon ka reseksyon radikal nan fibroblastom tibyal ak itilizasyon alyaj Titàn enprime 3D pou sove manm lan. Pwotèz la te swiv pou 1 ane epi yo pa te jwenn detachman nan pwotèz la. Dapre nòt MSTS la, rekiperasyon fonksyon an te 86.7 pousan. Gen bon entegrasyon ant kò a ak zo pasyan an. Aplikasyon an nan enplantasyon alyaj 3D enprime Titàn nan operasyon timè zo ka jwenn rekonstriksyon anatomik pi egzak, akselere rekiperasyon pasyan yo, ak reyalize pi bon rezilta chirijikal.
Amelyorasyon teknik nan alyaj enprime 3D Titàn
Titàn alyaj konbine avèk teknoloji enprime 3D ka simulation estrikti zo otològ la nan pi gwo limit, ak gwosè porositë mikwoskopik li yo, porosite, ak fòm pò yo pral tout afekte biocompatibility nan materyèl la. Literati ki deja egziste a montre ke konklizyon rechèch yo sou gwosè pò pi bon nan alyaj 3D enprime Titàn yo pa konplètman konsistan. Etid pa Peng et al. yo te montre ke porosite nan alyaj 3D enprime Titàn se ant 60.95 pousan ak 81.23 pousan, ak gwosè pò a se ant 480 ak 685 μm, ki se apwopriye pou enplantasyon òtopedik. Ant 265μm, modil Young se ant 2.23-6.36Gpa, fòs sede se 21.36-122.85Mpa, e li gen bon modil elastik ak fòs. Li et al. etidye biokonpatibilite twa gwoup alyaj 3D enprime Titàn ak gwosè pò nan 300-400 μm, 400-500 μm, ak 500-700 μm, epi finalman pwouve ke materyèl ki gen gwosè pò ant {{2{ {34}}}} μm gen siyifikativman pi bon byokonpatibilite nan de gwoup ki rete yo. Taniguchi et al. te fè yon modèl defo tibial lapen, epi li te itilize twa gwoup alyaj Titàn pore nan 300, 600, ak 900 μm pou enplantasyon. Rezilta yo te montre ke efè ingrowth zo nan gwoup la 600 μm te pi bon an. Cheng et al. te fè (15.0±2.9) pousan, (37.9±4.0) pousan, (70.0±3.5) pousan twa kalite materyèl alyaj pore Titàn, inokulasyon mwèl zo selil souch mesenchymal, rezilta yo te montre ke selil yo nan gwoup la 70 pousan te grandi pi plis la. kouray. Sa a konsistan avèk rezilta yo nan Tamaddon et al. Anplis de sa, etid yo te montre ke materyèl alyaj Titàn ak sifas ki graj yo pi fezab nan kwasans lan nan osteoblast. Gwosè pò ki pi bon nan enplantasyon rete yo dwe eksplore. Aplikasyon an nan alyaj enprime 3D Titàn ka kontinye amelyore, ajoute eleman diferan pou optimize selon sitiyasyon aktyèl la nan pasyan yo. Pou enfeksyon chirijikal òtopedik, alyaj Titàn enprime 3D ka konbine avèk ajan, zenk, kwiv ak lòt metal anti-bakteri atravè teknoloji modifikasyon sifas yo. Metòd entwodiksyon yo sitou gen ladan entwodiksyon materyèl nan fòm alyaj ak entwodiksyon nan fòm modifikasyon sifas yo. Metòd yo enkli: oksidasyon mikwo-ark, modifikasyon elektwochimik, magnetron sputtering, metòd flite, teknoloji fotolitografi nanosfè, elatriye Pou blesi ki pa geri apre operasyon topedik, konpozan osteoinductive ka prezante pou pi vit vitès gerizon an. Pou pasyan diferan, entwodiksyon de eleman diferan, teknoloji a amelyore nan alyaj enprime 3D Titàn ka plis amelyore gerizon ak reyalize tretman pèsonalize pou pasyan yo.
Rezime ak pespektiv
Teknoloji enprime 3D gen gwo avantaj ki genyen nan personnalisation pèsonalize ak egzak. Konbine ak karakteristik ekselan nan alyaj Titàn, li ka Customized dapre estrikti orijinal zo pasyan an, ak yon implant ki konsistan avèk pwòp fòm zo li yo ak menm jan an nan mikrostruktur ka fabrike. Avantaj Maksimize restorasyon byomekanik, diminye pwosesis re-adaptasyon tisi mou, reyalize pi bon kwasans zo, epi reyalize gerizon zo pi rapid. Aplikasyon klinik aktyèl la nan teknoloji enprime 3D gen tou limit li yo: (1) Enpresyon 3D egzat ak pèsonalize twò depann sou done D ', ki mande pou trè wo presizyon nan done D. Enfliyanse aplikasyon an nan materyèl enprime 3D. (2) Kolekte done imaj ak fè enprime alyaj 3D Titàn mande pou enprimant 3D, sipòte CT, ekipman MRI, materyèl alyaj Titàn, modèl ak sistèm lojisyèl, ak pri a nan materyèl se wo, ki se ensipòtab pou kèk pasyan; envestisman an ak itilizasyon ekipman mande pou doktè ak Enjenyè kolabore youn ak lòt, kowòdone ak patisipe nan mitan plizyè disiplin; kounye a, akòz limit teknik, sik pwodiksyon an long, ak operasyon ijans difisil pou aplike. (3) An tèm de fabrikasyon enplantasyon òtopedik, pwopriyete mekanik optimal, degre degradasyon, gwosè pò ak gwosè anile nan alyaj 3D enprime Titàn toujou bezwen plis rechèch; (4) Efè a kout tèm nan alyaj 3D enprime Titàn se satisfezan, men akòz tan an aplikasyon kout, rezilta swivi alontèm ak jesyon konplikasyon yo toujou manke.
Nan dènye ane yo, teknoloji enprime 3D te fè pwogrè remakab nan domèn medikal la. Espesyalman, enprime 3D nan alyaj Titàn te revolusyone fason nou apwoche operasyon òtopedik. Nan atik sa a, nou pral eksplore divès aplikasyon klinik 3D enprime alyaj Titàn nan òtopedik.
Premye ak premye, teknoloji enprime 3D pèmèt fabwikasyon enplantasyon pèsonalize ki espesyalman adapte a anatomi inik yon pasyan an. Sa a anpil amelyore rezilta chirijikal, diminye risk pou konplikasyon, ak diminye tan rekiperasyon an. Pou egzanp, chirijyen yo ka kounye a itilize enplantasyon anch Titàn enprime 3D ak sifas ki mouye ki ankouraje kwasans zo, sa ki ka redwi anpil risk pou yo dislokasyon.
Anplis de sa, alyaj Titàn enprime 3D yo ka itilize pou kreye gid koupe pasyan espesifik ki ede chirijyen yo byen koupe zo pandan operasyon. Sa a pa sèlman amelyore sekirite ak presizyon nan pwosedi a, men tou asire ke tisi ki antoure yo konsève, diminye risk pou konplikasyon apre operasyon.
Anplis, teknoloji enprime 3D te elaji posiblite yo pou tretman nan ka zo kase konplèks. Pou egzanp, 3D enprime plak alyaj Titàn ak vis yo ka koutim-fè nan anfòm estrikti inik zo yon pasyan an. Sa a pèmèt pou yon fiksasyon ki pi estab nan ka zo kase a, amelyore rezilta a ak diminye bezwen an pou operasyon adisyonèl.
Anfen, itilizasyon enprime 3D nan òtopedik gen potansyèl pou diminye depans swen sante yo. Lè yo konbine enplantasyon pèsonalize, gid koupe, ak enstriman chirijikal nan yon operasyon sèl, tan opere ka redwi, ansanm ak depans ki asosye yo.
An konklizyon, pwogrè yo nan teknoloji enprime 3D te amelyore anpil aplikasyon nan klinik alyaj Titàn nan òtopedik. Enplantasyon pèsonalize yo, gid koupe, ak enstriman chirijikal yo te revolusyone jaden an. Tan kap vini an sanble klere nan zòn sa a, epi nou ka atann plis devlopman nan itilizasyon enprime 3D nan òtopedik. Malgre ke gen toujou anpil pwoblèm yo dwe rezoud ijan nan 3D enprime Titàn alyaj teknoloji, teknoloji sa a gen avantaj inik, ki se ki konsistan avèk konsèp nan medikaman presizyon kounye a defann, e li gen gwo valè rechèch nan jaden an nan topedik. Yo kwè ke ak devlopman kontinyèl ak pwofondè nan teknoloji, 3D enprime alyaj Titàn ka simonte enpèfeksyon aktyèl li yo ak pwodwi yon kwasans kalitatif.
