通過金屬3D打印技術(shù)改善股骨柄假體植入后的松動問題

置換全髖關(guān)節(jié)或半髖關(guān)節(jié)植入物是治療老年股骨頸骨折等疾病的重要方法，已經(jīng)大量運(yùn)用在臨床治療中。然而隨著治療案例的增加，治療失敗的案例也逐漸增加，其中股骨柄假體的松動或下沉是導(dǎo)致治療失敗的原因之一。南極熊之前報(bào)道了國內(nèi)幾例3d打印置換全髖關(guān)節(jié)或半髖關(guān)節(jié)植入手術(shù)，并且取得了成功。

因此如何降低股骨柄假體松動的風(fēng)險(xiǎn)，提升植入物的壽命，成為股骨柄假體的設(shè)計(jì)和制造中需要解決的問題。愛爾蘭國立大學(xué)生物力學(xué)研究中心和英國3T 公司針對金屬3D打印的優(yōu)勢，對股骨柄假體的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，從提升假體固定效果的角度上來提升髖關(guān)節(jié)植入物的壽命和成功率。

表面孔隙+整體式的假體

愛爾蘭國立大學(xué)生物力學(xué)研究中心發(fā)現(xiàn)股骨柄假體的初次固定和手術(shù)植入后在人體內(nèi)的二次固定不充分是導(dǎo)致股骨柄假體松動和失效的原因之一，對假體進(jìn)行良好的初次固定和假體植入后的二次固定將提高髖關(guān)節(jié)植入物的壽命，減少患者因植入物失效而面臨的痛苦。

通常假體的初次固定依賴于假體表面涂層所產(chǎn)生的摩擦力，在一些病例中，摩擦不足導(dǎo)致了植入物的松動和失效。愛爾蘭國立大學(xué)生物力學(xué)研究中心希望通過優(yōu)化股骨柄假體表面結(jié)構(gòu)來改善這個問題，同時選定了金屬3D打印技術(shù)作為假體及表面結(jié)構(gòu)的制造方式。

這些工作是由愛爾蘭國立大學(xué)生物力學(xué)研究中心與3T 公司合作進(jìn)行的，雙方共同發(fā)掘了金屬3D打印技術(shù)為假體設(shè)計(jì)和制造所帶來的特殊優(yōu)勢。雙方對髖關(guān)節(jié)股骨柄假體的設(shè)計(jì)進(jìn)行了多次迭代，優(yōu)化了骨頭/植入物界面以及Ti6Al4V鈦合金材料增材制造的一致性。經(jīng)過設(shè)計(jì)迭代的股骨柄假體表面擁有大量微孔結(jié)構(gòu)，假體內(nèi)部也擁有相互連接的孔隙結(jié)構(gòu)。

3T 公司使用了EOS的DMLS金屬3D打印設(shè)備完成股骨柄假體的制造。值得注意的是，股骨柄假體的表面微孔結(jié)構(gòu)不是通過假體加工之后的涂層來實(shí)現(xiàn)的，而是與假體同時金屬3D打印機(jī)制造出來的整體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)除了有利于植入物的固定，還降低了總的制造成本。

愛爾蘭國立大學(xué)生物力學(xué)研究中心對3D打印的假體表面結(jié)構(gòu)與常見的多孔鉭和等離子噴涂技術(shù)所制造的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了摩擦力測試，測試的結(jié)果是，在正常壓力下，3D打印的假體表面結(jié)構(gòu)提供橫向運(yùn)動阻力高于其他兩種技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的表面結(jié)構(gòu)，其中相比多孔鉭表面最多高74%, 相比等離子噴涂涂層最多高246%，這意味著金屬3D打印技術(shù)的假體能夠提供更好的初次固定效果。假體內(nèi)部所擁有的相互連接的孔隙結(jié)構(gòu)則有利于人體自身骨細(xì)胞的長入，有利于植入物假體的二次固定。

據(jù)市場研究，憑借著在制造植入物復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的優(yōu)勢，金屬3D打印技術(shù)在髖關(guān)節(jié)植入物制造領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)走向商業(yè)化，我國首個通過CFDA審批的3D打印植入物就是髖關(guān)節(jié)植入物中的髖臼杯。對于3D打印植入物感興趣的谷友可以關(guān)注2017中國國際骨科內(nèi)植物與生物材料大會暨展覽會和2017中國國際骨科技術(shù)與成果展，全面了解植入物行業(yè)的最新進(jìn)展，植入物材料、制造技術(shù)和應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)上下游信息，從而對3D打印植入物市場有進(jìn)一步的理解。

2017中國國際骨科內(nèi)植物與生物材料大會暨展覽會

BoneTec-China 2017「2017中國國際骨科內(nèi)植物與生物材料展覽會」立足骨科生物材料全產(chǎn)業(yè)鏈，打造骨科生物材料領(lǐng)域的采購、互利合作、學(xué)習(xí)、交流的行業(yè)性展會，致力于發(fā)展成為中國骨科內(nèi)植物與骨科生物材料領(lǐng)域從源頭到終端全產(chǎn)業(yè)鏈一站式采購平臺。BoneTec-China將在全球范圍內(nèi)邀請參展企業(yè)與參觀觀眾，并提供一系列尊貴買家服務(wù)給符合條件的展會采購商，將為每一位參展企業(yè)與采購商提供拓展海外市場與了解全球行業(yè)前沿成果的絕好機(jī)會。BoneTec-China 2016 在拓寬買家采購?fù)緩降耐瑫r，也為買家打造了一個與業(yè)內(nèi)上下游會面、收集市場信息、產(chǎn)學(xué)研醫(yī)深度交流的一站式骨科生物材料貿(mào)易平臺。BoneTec-China 2017參展企業(yè)包括骨科生物材料基礎(chǔ)原材料、生物材料加工制備、骨科3D打印、表面處理、合同制造及骨科內(nèi)植物等骨科生物材料全產(chǎn)業(yè)鏈。參觀群體來自骨科生物材料上下游企業(yè)，骨科研發(fā)機(jī)構(gòu)與高校、臨床醫(yī)生、醫(yī)院代表、新聞媒體等。目前，BoneTec-China「中國國際骨科內(nèi)植物與生物材料展會」每年吸引來自中國內(nèi)地、香港、臺灣以及美國、英國、澳大利亞、日本、德國等多個國家和地區(qū)的參展商參加，不單是在中國具有影響力骨科生物材料展覽會，業(yè)內(nèi)人士也十分認(rèn)可其高度的專業(yè)性與影響力。同期多場高峰論壇，也增加了展會的技術(shù)內(nèi)涵。

展會日期：
2017年4月21-22日 上海
開放時間（免費(fèi)參觀）：
上午9:30至下午5:30

2017中國國際骨科技術(shù)與成果展
ORTHO-CHINA 立足骨科全產(chǎn)業(yè)鏈，致力于搭建產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源互補(bǔ)的合作與貿(mào)易平臺，行業(yè)專業(yè)信息的集散平臺和行業(yè)學(xué)術(shù)、技術(shù)的交流平臺。ORTHO-CHINA 將在全球范圍內(nèi)邀請參展企業(yè)與專業(yè)觀眾，為骨科領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研醫(yī)不同單位在不同發(fā)展階段尋找最合適的合作伙伴。

展會日期：
2017年4月21-22日 上海
開放時間（免費(fèi)參觀）：
上午9:30至下午5:30

參考資料：
OsteoAnchor technology
Addictive Manufacturing Solutions for Imporved Medical Implants
髖關(guān)節(jié)置術(shù)后假體松動原因分析及假體設(shè)計(jì)構(gòu)想

來源：3d科學(xué)谷