Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης (3DP), γνωστή και ως πρόσθετη κατασκευή (AM), είναι μια τεχνολογία που εξάγει δεδομένα για την ανακατασκευή ενός τρισδιάστατου μοντέλου υπολογιστή και εκτυπώνει αντικείμενα στρώμα προς στρώμα. Παρέχοντας έναν αποτελεσματικό τρόπο συνδυασμού, οποιοδήποτε υλικό μπορεί να εκτυπωθεί σε οποιαδήποτε μορφή. Στοιβαγμένα αντικείμενα. Αυτό το μοναδικό τεχνικό πλεονέκτημα επιτρέπει στα υλικά τρισδιάστατης εκτύπωσης να προσομοιώνουν με ακρίβεια τη δομή του αυτογενούς οστού για ακριβή και εξατομικευμένη ορθοπεδική θεραπεία, φέρνοντας την ορθοπεδική σε μια νέα εποχή ατομικής προσαρμογής. Τα υλικά των 3D εκτυπωμένων ορθοπεδικών εμφυτευμάτων που έχουν τεθεί σε κλινική εφαρμογή περιλαμβάνουν κυρίως οργανική κετόνη πολυαιθέρα (PEEK) και κράμα μετάλλου τιτανίου. Το κράμα τιτανίου έχει μακρά ιστορία εφαρμογής, υψηλή ειδική αντοχή, καλή βιοσυμβατότητα και καλή αντοχή στη διάβρωση και χρησιμοποιείται ευρέως επί του παρόντος. Άλλα μεταλλικά υλικά όπως ταντάλιο, κράμα ψευδάργυρου, κράμα μαγνησίου κ.λπ. δεν έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως. Η τρισδιάστατη εκτύπωση κραμάτων τιτανίου μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια και να κατασκευαστεί γρήγορα μακροσκοπικά και μικροσκοπικά κοντά σε εμφυτεύματα φυσικού οστικού ιστού. Η τρισδιάστατη εκτύπωση χωρίζεται σε τρεις διαδικασίες: πρώτη, συλλογή δεδομένων τρισδιάστατης εικόνας, κατασκευή ψηφιακού τρισδιάστατου μοντέλου κ.λπ. δεύτερον, μετατρέποντας τη σκόνη από κράμα τιτανίου και τις κυτοκίνες σε "βιομελάνη" και τέλος, χρησιμοποιώντας έναν βιολογικό τρισδιάστατο εκτυπωτή, σύμφωνα με ορθοπεδικές παραμέτρους, για τη βελτίωση της δομής και της απόδοσης του βιοεκτυπωμένου σώματος και τέλος τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα που πληρούν τις απαιτήσεις είναι που παράγεται. Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται συχνά στην προσθετική άρθρωση του ισχίου, στην πρόσθεση άρθρωσης γόνατος, στο τεχνητό σπονδυλικό σώμα κ.λπ. στην κλινική πράξη. Ricles et al. συνόψισε τις αναλογίες διαφόρων κατηγοριών τρισδιάστατων εκτυπωμένων ιατρικών συσκευών που χρησιμοποιούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες από το 2000, τα κράματα τιτανίου αντιπροσώπευαν περίπου το 70 τοις εκατό και τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα κράματα τιτανίου έχουν ωριμάσει εδώ και καιρό και χρησιμοποιούνται στην αγορά. Σε αυτό το άρθρο, οι μέθοδοι βιοεκτύπωσης, τα χαρακτηριστικά και η κλινική πρόοδος εφαρμογής των τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου στην ορθοπεδική ανασκοπούνται ως εξής.
Τρισδιάστατη μέθοδος εκτύπωσης από κράμα τιτανίου
Οι κύριες μέθοδοι τρισδιάστατης εκτύπωσης περιλαμβάνουν επιλεκτική τήξη λέιζερ, στερεολιθογραφία, τεχνολογία εκτύπωσης με τήξη δέσμης ηλεκτρονίων και χύτευση με ακροφύσιο σε σκόνη κ.λπ. Η τεχνολογία EBM κατασκευάζει εμφυτεύματα εφαρμόζοντας μια μαγνητοαγώγιμη δέσμη ηλεκτρονίων για την τήξη μεταλλικής σκόνης στρώμα προς στρώμα υπό υψηλό κενό. Η ακρίβεια καλουπώματος του EBM είναι ελαφρώς χειρότερη, αλλά η απόδοση χύτευσης είναι υψηλή και δεν απαιτείται δευτερεύουσα θερμική επεξεργασία, επομένως είναι κατάλληλο για την κατασκευή ορθοπεδικών εμφυτευμάτων. Επί του παρόντος, τα ορθοπεδικά εμφυτεύματα από κράμα τιτανίου παρασκευάζονται κυρίως με τεχνολογία EBM. Η τεχνολογία SLM χρησιμοποιεί οπτικά λέιζερ υψηλής ισχύος για τη σύντηξη μεταλλικής σκόνης σε συμπαγή σχήματα εμφυτευμάτων. Το SLM έχει υψηλή ακρίβεια χύτευσης, αλλά η απόδοση χύτευσης είναι χαμηλή και απαιτεί δευτερεύουσα θερμική επεξεργασία. Έχει ορισμένα πλεονεκτήματα στην παραγωγή λεπτών ορθοπεδικών εμφυτευμάτων και στη χύτευση πολύπλοκων δομών.
Ιδιότητες κραμάτων τιτανίου
Το κύριο συστατικό του κράματος τιτανίου είναι το Ti6Al4V, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην ορθοπεδική λόγω της καλής του απόδοσης. Δομικά, το οστό αποτελείται κυρίως από εξωτερικό φλοιώδες οστό και εσωτερικό σπογγώδες οστό, με συντελεστές ελαστικότητας περίπου 0.5 GPa και 10-20 GPa, αντίστοιχα. Ο συντελεστής ελαστικότητας του πυκνού κράματος τιτανίου είναι περίπου 110GPa. Μετά την τρισδιάστατη εκτύπωση, το μέτρο ελαστικότητας του υλικού από κράμα τιτανίου είναι χαμηλότερο από αυτό του συνηθισμένου κράματος τιτανίου, το οποίο είναι πιο κοντά στη φυσιολογική δομή του οστού. Το κράμα τιτανίου έχει καλή βιοσυμβατότητα, είναι ευεργετικό για την εσωτερική ανάπτυξη των οστών και την οστεοενσωμάτωση και είναι κατάλληλο για την παρασκευή ορθοπεδικών εμφυτευμάτων. Το κράμα τιτανίου δεν είναι μόνο άκαμπτο, αλλά έχει επίσης εξαιρετική ευελιξία και καλή αντοχή στην κόπωση. Είναι κατάλληλο ως στήριγμα αρμών και μπορεί να αντικαταστήσει άλλα μεταλλικά υλικά. Τα κράματα τιτανίου είναι αδιάλυτα σε ισχυρά οξέα και αλκάλια και εξακολουθούν να έχουν υψηλή ειδική αντοχή στους 500 βαθμούς, είναι μη τοξικά για το ανθρώπινο σώμα, έχουν καλή χημική σταθερότητα και είναι κατάλληλα για εμφύτευση στο ανθρώπινο σώμα. Το κράμα τιτανίου έχει καλή αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στην κόπωση και σταθερότητα. Σε σύγκριση με άλλα μεταλλικά υλικά, το μέτρο ελαστικότητας του είναι πιο κοντά σε αυτό του οστού, επομένως είναι κατάλληλο για ορθοπεδική.
Τρέχουσα κατάσταση κλινικής εφαρμογής τρισδιάστατου εκτυπωμένου κράματος τιτανίου στην ορθοπεδική
Η τρισδιάστατη εκτύπωση κράμα τιτανίου έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε ορθοπεδικές κλινικές, όπως η παραγωγή τεχνητής πρόθεσης, εσωτερική στερέωση, μεσοσπονδυλική σύντηξη, πλάκα οδηγός, τεχνητό δοκιδωτό οστό κ.λπ.
Εφαρμογή της χειρουργικής της σπονδυλικής στήλης Η χειρουργική της σπονδυλικής στήλης είναι λεπτή και πολύπλοκη και η επέμβαση δύσκολη. Με την πάροδο του χρόνου, ο εκφυλισμός των παρακείμενων τμημάτων στο χειρουργικό σημείο και η κακή κινητικότητα του σώματος των σπονδύλων είναι συχνές επιπλοκές της χειρουργικής επέμβασης στο σπονδυλικό σώμα. Η επιλογή υλικών εμφυτευμάτων κατάλληλων για το σπονδυλικό σώμα και η βελτίωση των επιπλοκών είναι προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν στη χειρουργική της σπονδυλικής στήλης. Το κράμα τιτανίου έχει καλές μηχανικές ιδιότητες και αντοχή στη συμπίεση και η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης χρησιμοποιείται για την εξατομίκευση των εμφυτευμάτων, τα οποία είναι κατάλληλα για χειρουργικές επεμβάσεις σπονδυλικής στήλης. Στις 19 Αυγούστου 2014, η ομάδα του Liu Zhongjun από το Τρίτο Νοσοκομείο του Πανεπιστημίου του Πεκίνου ανακοίνωσε ότι ο άξονας ενός 12-χρονου ασθενή με σάρκωμα Ewing εκτομήθηκε και αντικαταστάθηκε από έναν άξονα 3D εκτυπωμένου, ο οποίος ξεπερνά τα παραδοσιακά κλουβιά από τιτάνιο τάση για βύθιση και φθορά του μπροστινού οισοφάγου. έλλειψη. Αυτή είναι η πρώτη αναφερόμενη περίπτωση στον κόσμο χρήσης τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης για αξονική αντικατάσταση σπονδυλικής στήλης. Ο Lu et al πραγματοποίησαν τρισδιάστατη τυπωμένη εμφύτευση τεχνητού σπονδυλικού σώματος σε 15 ασθενείς που έπρεπε να υποβληθούν σε χειρουργική επέμβαση πρόσθιας σύντηξης και κατέληξαν στο συμπέρασμα μέσω μετεγχειρητικής παρακολούθησης ότι η χρήση αυτής της ακριβούς θεραπευτικής μεθόδου μπορεί να αποκαταστήσει την ανατομική δομή σε μεγαλύτερο βαθμό και να αποτρέψει τη χειρουργική επέμβαση. μετά τις επιπλοκές. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης, η ολοκληρωμένη ταχεία δημιουργία πρωτοτύπων κράματος τιτανίου σε συνδυασμό με την τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης και η προετοιμασία εξατομικευμένων κλωβών μεσοσπονδυλικής σύντηξης έχουν επίσης εφαρμοστεί κλινικά. Siu et al. χρησιμοποίησε 3D εκτύπωση κράμα τιτανίου για τη θεραπεία ενός ασθενούς με οστεοπορωτικό οσφυϊκό κάταγμα. Η παραδοσιακή μεσοσπονδυλική σύντηξη δεν μπορούσε να ταιριάζει με την παραμορφωμένη τελική πλάκα αυτού του ασθενούς. Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης χρησιμοποίησε το σχήμα της τελικής πλάκας ως αναφορά για να προετοιμάσει έναν ασθενή με υψηλό βαθμό αντιστοίχισης. Μετά από 6 μήνες παρακολούθησης, το μεσοσπονδύλιο ύψος επανήλθε και δεν υπήρξαν επιπλοκές όπως παραμόρφωση του σπονδυλικού σώματος. Η ακρίβεια της τοποθέτησης της βίδας του μίσχου στη χειρουργική της σπονδυλικής στήλης είναι πολύ σημαντική, εάν η τοποθέτηση της βίδας είναι ανακριβής, μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε παρακείμενους ιστούς και όργανα. Η εφαρμογή πλάκας οδηγού τρισδιάστατης εκτύπωσης βελτιώνει το ποσοστό επιτυχίας της τοποθέτησης νυχιών, μειώνει το ποσοστό διάτρησης και το ποσοστό σφάλματος της τοποθέτησης των νυχιών, κάνει την επέμβαση πιο ακριβή και μειώνει την ακτινοβολία που προκαλείται από τη ακτινοσκόπηση του γιατρού κατά τη διαδικασία τοποθέτησης νυχιών. Η εφαρμογή τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου σε τεχνητά σπονδυλικά σώματα, συσκευές μεσοσπονδυλικής σύντηξης και βοηθητική χειρουργική αποκατάστασης της σπονδυλικής στήλης έχει βελτιώσει την ακρίβεια της χειρουργικής θεραπείας και έχει μειώσει τις χειρουργικές επιπλοκές.
Εφαρμογή της χειρουργικής τραύματος Οι ασθενείς με χειρουργική επέμβαση τραύματος είναι πολύπλοκοι και μεμονωμένοι και οι ασθενείς συχνά συνοδεύονται από πολλαπλά κατάγματα ή κατάγματα που είναι σοβαρά κατεστραμμένα και δύσκολα επισκευάζονται. Το κράμα τιτανίου έχει υψηλή σταθερότητα και είναι κατάλληλο για επισκευή κατάγματος. Σε συνδυασμό με την τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαισθητική κρίση και προεγχειρητική προσομοίωση εκ των προτέρων, η οποία συμβάλλει στην ακριβή εφαρμογή του προεγχειρητικού σχεδιασμού, βελτιώνοντας έτσι τη χειρουργική ακρίβεια και αποτελεσματικότητα, μειώνοντας τον χρόνο επέμβασης και βελτιώνοντας την πρόγνωση. Οι Kim et al. αξιολόγησε την αποτελεσματικότητα των τρισδιάστατων εκτυπωμένων πλακών τιτανίου κλειδώματος και των παραδοσιακών πλακών τιτανίου κλειδώματος σε ασθενείς με σοβαρά θρυμματισμένα κατάγματα της περιφερικής ακτίνας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι 3D εκτυπωμένες πλάκες τιτανίου κλειδώματος είχαν παρόμοια αντοχή με τις παραδοσιακές πλάκες τιτανίου κλειδώματος. Ο σχεδιασμός της μορφολογίας καταγμάτων και της ανατομίας των οστών επιβεβαιώνει την ερευνητική προοπτική της τρισδιάστατης εκτύπωσης στη θεραπεία καταγμάτων. Οι Shuang et al. μέτρησε 13 ασθενείς με κατάγματα μεσοκονδυλίου βραχιονίου, εκ των οποίων 6 περιπτώσεις χρησιμοποιούσαν τρισδιάστατες τυπωμένες πλάκες τιτανίου και 7 περιπτώσεις χρησιμοποιούσαν παραδοσιακές πλάκες τιτανίου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εφαρμογή τρισδιάστατων εκτυπωμένων πλακών τιτανίου μπορεί να συντομεύσει τον χρόνο λειτουργίας και να μειώσει τις επιπλοκές. Η εφαρμογή τρισδιάστατου εκτυπωμένου κράματος τιτανίου στη χειρουργική τραύματος ευνοεί περισσότερο την επισκευή και την επούλωση κατάγματος και βελτιώνει την πρόγνωση.
Εφαρμογή της χειρουργικής της άρθρωσης Η τεχνητή αρθροπλαστική είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για τη θεραπεία σοβαρών παθήσεων των αρθρώσεων. Η αρθροπλαστική μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τα κλινικά συμπτώματα και να αποκαταστήσει τη λειτουργία. Το κράμα τιτανίου έχει καλή αντοχή στη συμπίεση και υψηλή αντοχή στη φθορά και είναι κατάλληλο για την προετοιμασία ορθοπεδικών τεχνητών αρθρώσεων. Τα τελευταία χρόνια, ο συνδυασμός κράματος τιτανίου και τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης προσελκύει όλο και μεγαλύτερη προσοχή για την εξατομικευμένη προετοιμασία εμφυτευμάτων που ταιριάζουν με τις βλάβες των αρθρώσεων. Οι Ding Yujian et al. ανέφερε μια περίπτωση αναθεώρησης ισχίου το 2019. Ο ασθενής είχε υποβληθεί σε ανοιχτή ανάταξη και εσωτερική καθήλωση δύο φορές για «κάταγμα αυχένα του αριστερού μηριαίου». Υποβλήθηκε σε αντικατάσταση ισχίου το 2006 και αναθεώρηση το 2019. Η φυσική κατάσταση του ασθενούς και το ιστορικό πολλαπλών επεμβάσεων έκαναν την επέμβαση δύσκολη και επικίνδυνη. Προκειμένου να βελτιωθεί το ποσοστό επιτυχίας της επέμβασης, η χειρουργική ομάδα έλαβε δεδομένα απεικόνισης και τα ανακατασκεύασε χρησιμοποιώντας τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης για να εκτυπώσει ένα μοντέλο σύμφωνο με τη λεκάνη του ασθενούς και το τρισδιάστατο εκτυπωμένο μοντέλο που θα αντικατασταθεί. Η πρόσθεση από κράμα τιτανίου έχει δοκιμαστεί για να διασφαλιστεί η ομαλή πρόοδος της επέμβασης. Οι Li Juehong et al. χρησιμοποίησε τρισδιάστατα εκτυπωμένα επιθέματα από κράμα τιτανίου για την επιδιόρθωση πολύπλοκων ελαττωμάτων της κοτύλης. Δεν βρέθηκε χαλάρωση της πρόθεσης στη μετεγχειρητική παρακολούθηση και το θεραπευτικό αποτέλεσμα ήταν αξιόπιστο. Ένας σημαντικός δείκτης για την αξιολόγηση της επιτυχίας της αρθροπλαστικής είναι εάν ο πόνος και άλλα συμπτώματα βελτιώνονται μετά την επέμβαση και βελτιώνεται η ποιότητα ζωής. Η εφαρμογή της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης σε συνδυασμό με κράμα τιτανίου για την προετοιμασία εμφυτευμάτων όχι μόνο έχει τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά των κραμάτων τιτανίου, αλλά και τα εμφυτεύματα είναι συμβατά με τις αρθρώσεις των ασθενών. Έχει καλή συμβατότητα, μειώνει τις επιπλοκές όπως η φθορά των αρθρώσεων και βελτιώνει την ποιότητα ζωής των ασθενών. Wan et al. χώρισε 42 ασθενείς που χρειάζονταν επισκευή της κοτύλης σε δύο ομάδες, η μία ομάδα χρησιμοποίησε τρισδιάστατα εκτυπωμένα υλικά από πορώδη κράμα τιτανίου, παρακολούθησε στους 3 μήνες, 6 μήνες και 9 μήνες μετά την επέμβαση και διαπίστωσε ότι η ομάδα παρατήρησης ακολούθησε σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, Η βαθμολογία SF-36 ήταν σημαντικά υψηλότερη και η βαθμολογία VAS ήταν σημαντικά χαμηλότερη, υποδεικνύοντας ότι η ομάδα τρισδιάστατης εκτύπωσης είχε καλύτερο θεραπευτικό αποτέλεσμα. Οι Zhang et al. εφάρμοσε τρισδιάστατη εκτύπωση κράμα τιτανίου για την ανακατασκευή του δοκιδωτού οστού για τη θεραπεία της πρώιμης οστεονέκρωσης της μηριαίας κεφαλής. Για να αξιολογηθεί η λειτουργία της άρθρωσης του ισχίου, χρησιμοποιήθηκε η μετεγχειρητική βαθμολογία Harris και η οπτική αναλογική κλίμακα πόνου (VAS). Κατά τη διάρκεια της παρακολούθησης 24-μήνα, η μετεγχειρητική βαθμολογία Harris αυξήθηκε σημαντικά και η βαθμολογία VAS μειώθηκε σημαντικά στους 12 μήνες μετά την επέμβαση. Με την επιδείνωση της νέκρωσης της μηριαίας κεφαλής, η βαθμολογία Harris μειώθηκε ελαφρά και η βαθμολογία VAS αυξήθηκε ελαφρά. Τα ποσοστά μετεγχειρητικής βελτίωσης ήταν 100 τοις εκατό για το στάδιο ARCO IIA, 70 τοις εκατό για το στάδιο IIB και 0 τοις εκατό για το στάδιο IIC. Το ποσοστό διατήρησης του ισχίου ήταν 100 τοις εκατό για το στάδιο ΙΙΑ, 100 τοις εκατό για το στάδιο ΙΙΒ και 50 τοις εκατό για το στάδιο IIC. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η μέθοδος επεξεργασίας με κράμα τιτανίου με τρισδιάστατη εκτύπωση έχει ικανοποιητική επίδραση στην πρώιμη νέκρωση της κεφαλής του μηριαίου και τα κλινικά συμπτώματα ανακουφίζονται.
Εφαρμογή της χειρουργικής όγκων των οστών Η επέμβαση όγκων των οστών συχνά απαιτεί την προετοιμασία προθέσεων για την αντικατάσταση μέρους των άκρων. Η εφαρμογή τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου έχει υψηλή σταθερότητα και καλή πλαστικότητα και είναι κατάλληλη για προετοιμασία εμφυτευμάτων. Λιγότερες μετεγχειρητικές επιπλοκές ευνοούν περισσότερο τη μετεγχειρητική αποκατάσταση των όγκων των οστών. Το 2020, οι Lin Yunzhi et al. ανέφερε μια περίπτωση γιγαντιαίου κυτταρικού όγκου στα οστά που εφάρμοσε τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης πριν και κατά τη διάρκεια της επέμβασης. Τα δεδομένα απεικόνισης συλλέχθηκαν πριν από την επέμβαση και κατασκευάστηκε ένα μοντέλο τρισδιάστατης εκτύπωσης για διαισθητική παρατήρηση. Τρισδιάστατα εκτυπωμένα εμφυτεύματα με καλά αποτελέσματα. Από το 2017 έως το 2019, οι Lei Qing et al. χρησιμοποίησε τρισδιάστατη τυπωμένη πλάκα οδηγού σε συνδυασμό με τρισδιάστατο εκτυπωμένο δοκιδωτό οστό από κράμα τιτανίου για τη θεραπεία 2 περιπτώσεων ασθενών με όγκους του βραχιόνιου άξονα. Η παρακολούθηση πραγματοποιήθηκε μετά την επέμβαση. Μεταξύ αυτών, 1 περίπτωση είχε καλά αποτελέσματα παρακολούθησης και η άλλη περίπτωση είχε καλή παρακολούθηση μετά την επέμβαση. Η πρόθεση χαλάρωσε στους 14 μήνες και ενισχύθηκε ξανά με χειρουργική επέμβαση. Η παρακολούθηση έως και 34 μήνες μετά την επέμβαση δεν έδειξε εκ νέου μετατόπιση της πρόθεσης. Οι Wang et al. χρησιμοποίησε τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης για την εκτύπωση προθέσεων και τις εφάρμοσε σε 11 ασθενείς με όγκους της πυέλου. Το μετεγχειρητικό αποτέλεσμα ήταν καλό και δεν βρέθηκε χαλάρωση της πρόθεσης. Το 2019, ο Feng ανέφερε μια περίπτωση ριζικής εκτομής κνημιαίου ινοβλαστώματος και χρήσης τρισδιάστατου εκτυπωμένου κράματος τιτανίου για τη διάσωση του άκρου. Η πρόθεση παρακολουθήθηκε για 1 χρόνο και δεν βρέθηκε χαλάρωση της πρόθεσης. Σύμφωνα με τη βαθμολογία MSTS, η ανάκτηση συναρτήσεων ήταν 86,7 τοις εκατό . Υπάρχει καλή ενσωμάτωση μεταξύ του σώματος και του οστού του ασθενούς. Η εφαρμογή τρισδιάστατων εκτυπωμένων εμφυτευμάτων από κράμα τιτανίου στη χειρουργική όγκων των οστών μπορεί να επιτύχει ακριβέστερη ανατομική ανακατασκευή, να επιταχύνει την ανάρρωση των ασθενών και να επιτύχει καλύτερα χειρουργικά αποτελέσματα.
Τεχνική βελτίωση 3D εκτύπωσης κράματος τιτανίου
Το κράμα τιτανίου σε συνδυασμό με την τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να προσομοιώσει τη δομή του αυτόλογου οστού στο μέγιστο βαθμό και το μικροσκοπικό μέγεθος πόρων, το πορώδες και το σχήμα πόρων του θα επηρεάσουν τη βιοσυμβατότητα του υλικού. Η υπάρχουσα βιβλιογραφία δείχνει ότι τα ερευνητικά συμπεράσματα σχετικά με το βέλτιστο μέγεθος πόρων των τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου δεν είναι απολύτως συνεπή. Μελέτες των Peng et al. έχουν δείξει ότι το πορώδες των τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου είναι μεταξύ 60,95 τοις εκατό και 81,23 τοις εκατό και το μέγεθος των πόρων είναι μεταξύ 480 και 685 μm, το οποίο είναι κατάλληλο για ορθοπεδικά εμφυτεύματα. Μεταξύ 265 μm, το μέτρο του Young είναι μεταξύ 2.23-6.36Gpa, η ισχύς διαρροής είναι 21.36-122.85Mpa και έχει καλό μέτρο ελαστικότητας και αντοχή. Οι Li et al. μελέτησε τη βιοσυμβατότητα τριών ομάδων τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου με μεγέθη πόρων 300-400 μm, 400-500 μm και 500-700 μm και τελικά απέδειξε ότι υλικά με μεγέθη πόρων μεταξύ {{2{ {34}}}} μm έχουν σημαντικά καλύτερη βιοσυμβατότητα στις υπόλοιπες δύο ομάδες. Οι Taniguchi et al. κατασκεύασε ένα μοντέλο ελαττώματος κνήμης κουνελιού και χρησιμοποίησε τρεις ομάδες πορωδών κραμάτων τιτανίου 300, 600 και 900 μm για εμφύτευση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το αποτέλεσμα οστικής ανάπτυξης της ομάδας των 600 μm ήταν το καλύτερο. Οι Cheng et al. παρήγαγε (15,0±2,9) τοις εκατό, (37,9±4,0) τοις εκατό, (70,0±3,5) τοις εκατό τρία είδη πορωδών υλικών από κράμα τιτανίου, εμβολιασμένα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα μυελού των οστών, Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα κύτταρα στην ομάδα 70 τοις εκατό αναπτύχθηκαν περισσότερο δυναμικά. Αυτό είναι συνεπές με τα ευρήματα των Tamaddon et al. Επιπλέον, μελέτες έχουν δείξει ότι τα υλικά από κράμα τιτανίου με τραχιές επιφάνειες ευνοούν περισσότερο την ανάπτυξη οστεοβλαστών. Το βέλτιστο μέγεθος πόρων των εμφυτευμάτων μένει να διερευνηθεί. Η εφαρμογή της τρισδιάστατης εκτύπωσης κράματος τιτανίου μπορεί να συνεχίσει να βελτιώνεται, προσθέτοντας διαφορετικά εξαρτήματα για βελτιστοποίηση ανάλογα με την πραγματική κατάσταση των ασθενών. Για ορθοπεδικές χειρουργικές λοιμώξεις, τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα κράματα τιτανίου μπορούν να συνδυαστούν με ασήμι, ψευδάργυρο, χαλκό και άλλα αντιβακτηριακά μέταλλα μέσω τεχνολογίας τροποποίησης επιφάνειας. Οι μέθοδοι εισαγωγής περιλαμβάνουν κυρίως την εισαγωγή υλικών με τη μορφή κραμάτων και την εισαγωγή με τη μορφή τροποποίησης επιφάνειας. Οι μέθοδοι περιλαμβάνουν: οξείδωση μικρο-τόξου, ηλεκτροχημική τροποποίηση, ψεκασμό με μαγνητρόνιο, μέθοδο ψεκασμού, τεχνολογία φωτολιθογραφίας νανοσφαιρών, κ.λπ. Για μη επούλωση πληγών μετά από ορθοπεδική χειρουργική επέμβαση, μπορούν να εισαχθούν οστεοεπαγωγικά συστατικά για να επιταχυνθεί η ταχύτητα επούλωσης. Για διαφορετικούς ασθενείς, η εισαγωγή διαφορετικών εξαρτημάτων, η βελτιωμένη τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης από κράμα τιτανίου μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την επούλωση και να πραγματοποιήσει εξατομικευμένη θεραπεία για τους ασθενείς.
Περίληψη και Outlook
Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει τα μεγάλα πλεονεκτήματα της εξατομικευμένης και ακριβούς προσαρμογής. Σε συνδυασμό με τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά του κράματος τιτανίου, μπορεί να προσαρμοστεί σύμφωνα με την αρχική οστική δομή του ασθενούς και μπορεί να κατασκευαστεί ένα εμφύτευμα που να είναι σύμφωνο με το δικό του σχήμα οστού και παρόμοιο στη μικροδομή. Πλεονεκτήματα Μεγιστοποιήστε την αποκατάσταση της εμβιομηχανικής, συντομεύστε τη διαδικασία της επαναπροσαρμογής των μαλακών ιστών, επιτύχετε καλύτερη ανάπτυξη των οστών και επιτύχετε ταχύτερη επούλωση των οστών. Η τρέχουσα κλινική εφαρμογή της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει επίσης τους περιορισμούς της: (1) Η ακριβής και εξατομικευμένη τρισδιάστατη εκτύπωση εξαρτάται υπερβολικά από δεδομένα απεικόνισης, γεγονός που απαιτεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια των δεδομένων απεικόνισης. Επηρεάστε την εφαρμογή υλικών τρισδιάστατης εκτύπωσης. (2) Η συλλογή δεδομένων εικόνας και η κατασκευή τρισδιάστατης εκτύπωσης από κράμα τιτανίου απαιτεί τρισδιάστατους εκτυπωτές, υποστήριξη εξοπλισμού CT, MRI, υλικά από κράμα τιτανίου, μοντελοποίηση και συστήματα λογισμικού και το κόστος των υλικών είναι υψηλό, κάτι που είναι αφόρητο για ορισμένους ασθενείς. η επένδυση και η χρήση εξοπλισμού απαιτεί γιατρούς και Μηχανικούς να συνεργάζονται μεταξύ τους, να συντονίζονται και να συμμετέχουν σε πολλαπλούς κλάδους· επί του παρόντος, λόγω τεχνικών περιορισμών, ο κύκλος παραγωγής είναι μακρύς και η επείγουσα χειρουργική επέμβαση είναι δύσκολο να εφαρμοστεί. (3) Όσον αφορά την κατασκευή ορθοπεδικών εμφυτευμάτων, οι βέλτιστες μηχανικές ιδιότητες, ο βαθμός αποικοδόμησης, το μέγεθος πόρων και το μέγεθος κενών των τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου χρειάζονται ακόμη περαιτέρω έρευνα. (4) Η βραχυπρόθεσμη επίδραση των τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου είναι ικανοποιητική, αλλά λόγω του σύντομου χρόνου εφαρμογής, τα αποτελέσματα μακροπρόθεσμης παρακολούθησης και διαχείρισης των επιπλοκών εξακολουθούν να λείπουν.
Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο στον ιατρικό τομέα. Συγκεκριμένα, η τρισδιάστατη εκτύπωση κραμάτων τιτανίου έχει φέρει επανάσταση στον τρόπο που προσεγγίζουμε τις ορθοπεδικές επεμβάσεις. Σε αυτό το άρθρο, θα διερευνήσουμε τις διάφορες κλινικές εφαρμογές των τρισδιάστατων εκτυπωμένων κραμάτων τιτανίου στην ορθοπεδική.
Πρώτα και κύρια, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης επιτρέπει την κατασκευή εξατομικευμένων εμφυτευμάτων που είναι ειδικά προσαρμοσμένα στη μοναδική ανατομία του ασθενούς. Αυτό βελτιώνει σημαντικά τα χειρουργικά αποτελέσματα, μειώνει τον κίνδυνο επιπλοκών και συντομεύει τους χρόνους αποκατάστασης. Για παράδειγμα, οι χειρουργοί μπορούν τώρα να χρησιμοποιούν τρισδιάστατα εκτυπωμένα εμφυτεύματα ισχίου από τιτάνιο με πορώδεις επιφάνειες που προάγουν την ανάπτυξη των οστών, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά τον κίνδυνο εξάρθρωσης.
Επιπλέον, τρισδιάστατα εκτυπωμένα κράματα τιτανίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία οδηγών κοπής ειδικά για τον ασθενή που βοηθούν τους χειρουργούς να κόβουν με ακρίβεια τα οστά κατά τη διάρκεια της επέμβασης. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει την ασφάλεια και την ακρίβεια της διαδικασίας, αλλά διασφαλίζει επίσης τη διατήρηση των γύρω ιστών, μειώνοντας τον κίνδυνο επιπλοκών μετά την επέμβαση.
Επιπλέον, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει διευρύνει τις δυνατότητες για τη θεραπεία πολύπλοκων καταγμάτων των οστών. Για παράδειγμα, οι τρισδιάστατες εκτυπωμένες πλάκες και βίδες από κράμα τιτανίου μπορούν να κατασκευαστούν κατά παραγγελία για να ταιριάζουν στη μοναδική οστική δομή του ασθενούς. Αυτό επιτρέπει μια πιο σταθερή στερέωση του κατάγματος, βελτιώνοντας το αποτέλεσμα και μειώνοντας την ανάγκη για πρόσθετες χειρουργικές επεμβάσεις.
Τέλος, η χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην ορθοπεδική έχει τη δυνατότητα να μειώσει το κόστος υγειονομικής περίθαλψης. Συνδυάζοντας εξατομικευμένα εμφυτεύματα, οδηγούς κοπής και χειρουργικά όργανα σε ένα μόνο χειρουργείο, ο χρόνος επέμβασης μπορεί να μειωθεί, μαζί με το σχετικό κόστος.
Συμπερασματικά, οι εξελίξεις στην τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης έχουν βελτιώσει σημαντικά την κλινική εφαρμογή των κραμάτων τιτανίου στην ορθοπεδική. Τα εξατομικευμένα εμφυτεύματα, οι οδηγοί κοπής και τα χειρουργικά όργανα έχουν φέρει επανάσταση στον τομέα. Το μέλλον φαίνεται λαμπρό σε αυτόν τον τομέα και μπορούμε να αναμένουμε περαιτέρω εξελίξεις στη χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην ορθοπεδική. Παρόλο που υπάρχουν ακόμη πολλά προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν επειγόντως στην τεχνολογία 3D εκτύπωσης κράματος τιτανίου, αυτή η τεχνολογία έχει μοναδικά πλεονεκτήματα, τα οποία συνάδουν με την έννοια της ιατρικής ακριβείας που υποστηρίζεται αυτή τη στιγμή και έχει μεγάλη ερευνητική αξία στον τομέα της ορθοπεδικής. Πιστεύεται ότι με τη συνεχή και σε βάθος ανάπτυξη της τεχνολογίας, η τρισδιάστατη εκτύπωση κράμα τιτανίου μπορεί να ξεπεράσει τις τρέχουσες ελλείψεις του και να δημιουργήσει ένα ποιοτικό άλμα.
