Biomaterials

A biomaterials tanulmányozását a Park és a tavak nagyon általános, de koherens meghatározásával lehet körülhatárolni . Ezek szerint a biológiai anyag meghatározható bármely olyan anyagként, amelyet a test egy részének vagy funkciójának biztonságos, megbízható, gazdaságos és fiziológiailag elfogadható módon történő helyettesítésére szolgáló eszközök gyártásához használnak.

a szerkezet cseréjének, nagyításának vagy alátámasztásának megfelelő ellátásához az implantátumnak utánoznia kell vagy meg kell egyeznie a szövet jellemzőivel. A szakirodalom beszámol az implantátumokban használt különböző típusú csontgraftok létezéséről: autológ (ugyanabból az egyénből származik); homológ (a befogadó ugyanazon fajához tartozó egyéntől); és heterológ (amikor a donor és a recipiens faja nem azonos – például szarvasmarha ).

az autológ oltásoknak vannak bizonyos hátrányai, például: beavatkozás a beteg testének egészséges területére; donor terület morbiditása, magasabb gyógyulási időszak; fertőzésekre való hajlam; és progresszív és állandó felszívódás . Így a szintetikus biológiai anyagokban, például kerámiában és polimerekben alkalmazott implantátumokat széles körben fejlesztették és alkalmazták. Pereira, Buono és Zavaglia szerint a biológiai anyagok iránti kereslet évente 5-ről 15% – ra nőtt.

a biológiai anyagok osztályozása

Bath és Santos szerint a biológiai anyagok négy osztályba sorolhatók , a környező szövetekkel való kompatibilitás szerint:

Biotoleráns: a környező csonttól lágyszövet réteggel elválasztott implantátum az interfész felett. Nincs érintkezés az osteogenezisben. A réteget monomerek, ionok és/vagy korróziós termékek implantátum-felszabadulása indukálja. Szinte az összes szintetikus polimer és a legtöbb fém ebbe a kategóriába tartozik.

Bioinert: Implantátumok közvetlen kapcsolatot a csontszövet, előforduló részvétel a osteogenesis. A szövet és az implantátum között azonban nincs kémiai reakció. Nincs, legalábbis a sejtek által kimutatható mennyiségben, egyetlen komponens felszabadulása sem. Példák a bioinert bioanyagokra: alumínium-oxid, cirkónium, titán, tantál, nióbium és szén.

bioaktív: az implantátum és a csontszövet közötti kölcsönhatás közvetlenül az osteogenezisbe avatkozik. Kémiai hasonlósággal a csontszövet ásványi része kötődik az implantátumhoz, elősegítve az osteoconduction-t. Ennek az osztálynak a fő anyagai a következők: Ca-foszfát, vitro-kerámia, hidroxiapatit.

Bioreszorbálható: olyan anyagok, amelyek a szövetekkel érintkezve egy bizonyos idő elteltével a test lebomlásával, szolubilizációjával vagy fagocitózisával végződnek. Érdekesek azokban a klinikai alkalmazásokban,ahol nem tanácsos az implantátum eltávolítása. Ebbe az osztályba tartoznak a trikalcium-foszfát (TCP) és a PLLA (poli-L-tejsav).

fémes biológiai anyagok

néha a fémes elemeket természetes formájukban és kis mennyiségben a szervezet tolerálja, mint például a vörösvérsejtekben lévő vas (Fe), a kobalt (Co) a B12-vitamin szintézisében és az aorta artériában jelen lévő elasztin keresztkötéseiben . Nagy mennyiségben azonban a legtöbb fémet a szervezet nem tolerálja.

egyes fémeket kemény szövetek helyettesítésére használnak, például teljes csípő-és térdprotézisek, lemezek és csavarok a törések rögzítéséhez, oszloprögzítő eszközök és fogászati implantátumok kiváló mechanikai tulajdonságai és korrózióállósága miatt . Barbucci szerint az ortopédiai protézisek, osteosynthesis eszközök és fogászati implantátumok építéséhez használt fém anyagnak a következő jellemzőkkel kell rendelkeznie:

• Határállóság 800 MPa vagy annál nagyobb;
• korrózióállóság (helyi és általános);
• biokompatibilitás.

a biokompatibilitás nem hatás vagy egyedi jelenség. Olyan folyamatokra utal, amelyek különböző kölcsönhatási mechanizmusokat tartalmaznak, de egymástól függenek az anyagok és a szövetek tekintetében. Az anyag azon képessége, hogy meghatározott funkciót hajtson végre a szervezetben anélkül, hogy mérgező vagy káros hatást gyakorolna a biológiai rendszerekre .

ezek a jellemzők annyira korlátozóak, hogy csak kis számú fémes anyagosztály használható sikeresen.

az első ötvözet, amelyet kifejezetten az emberi testben való felhasználásra fejlesztettek ki, a” vanádium acél ” volt, amelyet csonttörésekhez használt lemezek és csavarok gyártásához használtak . A fémes biológiai anyagok közül a 316 LVM típusú ausztenites rozsdamentes acélok, a Co-Cr-Mo, a Co-Ni-Cr-Mo, a tiszta titán és a Ti-6Al-4V ötvözetek a legszélesebb körben használatosak . Néhány példa az 1. ábrán látható.

1. ábra: orvosi alkalmazás fémes eszközei: a) combfej; b) kiváló artikulációs térd; c) mandibularis ízületi lemez.

ebben a munkában konkrétabban foglalkozunk a Co és Ti ötvözetekkel, amelyek alkalmazása a DMLS gyors prototípuskészítésében az orvosi területen kifejezőbb.

Kobaltötvözetek

A Kobaltötvözeteket eredetileg több mint 70 évvel ezelőtt javasolták műtéti implantátumokhoz . Alapvetően kétféle Co ötvözet létezik orvosi alkalmazásra. A co-Cr-Mo ötvözet a bevonáshoz és a co-Ni-Cr-Mo megmunkált ötvözetek . Az American Society for Testing and Materials (ASTM) négy Co-ötvözetet sorol fel, amelyeket sebészeti implantátumokban ajánlott használni: Co-Cr-Mo (F75) bevonó ötvözet és Co-Cr-W-Ni (F90), Co-Ni-Cr-Mo (F562) és Co-Cr-Mo (F1537).

ezek az ötvözetek olyan anyagosztályok, amelyek fiziológiás környezetben nagyon ellenállnak a korróziónak és a kopásnak, a rozsdamentes acélból . Ezenkívül kiváló ellenállási határa és fáradtságállósága lehetővé teszi annak alkalmazását, ahol hosszú élettartamra van szükség törések vagy stressz/fáradtság előfordulása nélkül . Számos tulajdonság a kobalt kristálytani jellegéből, a Cr és Mo emlékeztető hatásából, valamint a nagy keménységű karbidok képződéséből származik .

az ilyen különleges jellemzők ezen ötvözetek használatát eredményezték különböző orvosi alkalmazásokban, különösen azokban, amelyek célja az ízületi felületek cseréje. A kopásállóság, a korrózió, az alacsony súrlódási együttható tulajdonságai meghatározóak ebben a választásban.

alkalmazási példa a teljes csípő artroplasztika (THA). Az újabb rendszerek egy moduláris fejhez rögzített combcsontrúdból állnak, az acetabuláris komponenssel való koordináció függvényében . Ez a rendszer MoM (metal on metal) néven ismert – az érintkezés felületére hivatkozva–, és jobb, mint a MoP (metal on polietilén) rendszerek, amelyeket a kopás volumetrikus sebességéhez és az eddigi egyéb paraméterekhez viszonyítva használnak, amint azt a . A 2. ábra egy példát mutat be a MOP és MoM rendszerekre a THA számára.

2.ábra: bal oldalon: MoP; jobb oldalon: Anya.

A Co ötvözetek alkalmazásának másik példája, amelyhez ez a munka közvetlenül kapcsolódik, a temporomandibularis ízület teljes rekonstrukciója. Ez a fajta protézis, Christensen protézis néven ismert, több mint 30 éve használatos, és a stabil, megbízható és kiszámítható rekonstrukció előmozdítása jellemzi, amely csökkenti a fájdalom szintjét, javítja a funkcionalitást és magasabb fokú mozgást biztosít . A 3. ábra egy temporomandibularis protézist mutat be.

3.ábra: temporomandibularis protézis.

titánötvözetek

1791-ben fedezte fel William Gregor, egy brit mineralógus, a titánt – és újabban ötvözeteit-évtizedek óta használják a törések rögzítésében és az ízületi rekonstrukcióban, mivel megfelel az orvosbiológiai alkalmazásokhoz szükséges követelményeknek, például: kopásállóság, biokompatibilitás, bioadhesion (csontnövekedés indukciója), rugalmassági modulus (minél közelebb van az emberi csonthoz – 10-30 GPa -, annál jobb), fáradtságállóság és jó feldolgozhatóság , .

A titánnak hatszögletű zárt csomagolású (hcp) szerkezete van az alfa fázishoz kapcsolódóan, amely allotrop változáson eshet át 881 C-nál a testközpontú köbös (bcc) szerkezetnél, amelyet béta fázisnak neveznek. Ezeknek a kristálytani jellemzőknek a manipulálása kötőanyagok és termomechanikai folyamatok hozzáadásával lehetővé teszi különböző tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek előállítását.

a biomateriálként eredetileg bevezetett titánosztályok az ASTM F67 (kereskedelmi szempontból tiszta titán az 1., 2., 3. és 4. fokozatban), az ASTM F136 (ötvözet Ti-6Al-4V Extra alacsony intersticiális) és az ASTM F1472 (Ötvözet Ti-6Al 4W-szabvány) voltak. Ezekben az anyagokban egyes ötvözetelemek stabilizálják az alfa fázist, míg mások stabilizálják a béta fázist. Az alfa fázis stabilizálható alumínium, ón és cirkónium bevonásával, míg a béta fázis stabilizálható vanádiummal, molibdénnel, nióbiummal, krómmal, vassal és mangánnal . Ezért meg kell jegyezni, hogy az ASTM F136 ötvözet a stabilizált alfa/béta ötvözet példája.

A titánban és ötvözeteiben megfigyelt kopásállóság egy része az elsősorban TiO2-ből álló passzív oxidréteg kialakulásának köszönhető, amely tapad a fém felületéhez és védi azt, amellett, hogy nagymértékben felelős az anyag biokompatibilitásáért. Ezt a réteget ecetsav-elektrolitban anódos oxidációval nyerhetjük, és ha az implantátummal szomszédos szövetben a titán jelenlétét értékeljük, akkor az eloxált implantátumban lényegesen kisebb, mint a felületi eloxálás nélküli,.

az arcszerkezet súlyos traumája nagyszámú lemezt és csavart igényel, és a titán implantátumok különösen alkalmasak a jelen áttekintésben említett tulajdonságok miatt. Vannak lemezek és csavarok a cranio-maxillofacialis régióhoz különböző konfigurációkban, hogy az orvos beállíthassa a rendszert a beteg anatómiájához. A 4. ábra egy példa a titán alkalmazására a cranio-maxillofacialis törések rögzítésében.

4.ábra: lemezek a cranio-maxillofacialis törések rögzítésére.

egy másik alkalmazás , amely bizonyítja az anyag sokoldalúságát, az intramedulláris rudakban fordul elő a sípcsont zárt és összetett törése esetén, ahol az implantátum (5.ábra) nagyobb csonttörések esetén javallt és nagyobb mechanikai igénybevételnek van kitéve (sípcsont).

5.ábra: tibialis intramedulláris tengely Ti-ben.

kerámia bioanyagok

a kerámia anyagok fejlesztése orvosbiológiai alkalmazásokhoz elsősorban az ortopédia és a fogászat területére összpontosít . Ez egy olyan anyagosztály, amely a bioméretek számos jellemzőjét tartalmazza. A bio-inert, biorezorbálható, bioaktív és porózus osztályok képviselői a szövetek növekedéséhez .

a kerámiák biológiai anyagként való potenciálja a fiziológiai környezettel való hasonlóságából származik, mivel a fiziológiai környezetben (kalcium, kálium, magnézium, nátrium stb.) és mások, akiknek toxicitása nagyon korlátozott (cirkónium és titán) .

A bio-inert Kerámiák reprezentatívabbak az alumínium-oxid (Al2O3), a cirkónium-oxid (ZrO2) és az ittrium-oxiddal stabilizált cirkónium-oxid (ZrO2 (Y2O3)) vegyületeiben. Az a képesség, hogy nem reagál a környező szövet, korrózióállóság, nagy kopásállóság, és a magas mechanikai ellenállás alapvető jellemzői azok használatát, mint csuklós felületek terhelésnek és súrlódás,.

a bioaktív és biorezorbálható Kerámiák középpontjában olyan vegyületek találhatók, mint a hidroxi-apatit (HA), kalcium-foszfátok, különösen a deklincium-trikalcium-foszfát (CCP), valamint a bioglasses és az üvegkerámia, amelyek összetétele széles körű oxidokból áll (SiO2, P2O5, CaO, CaF2, Na2O, Al2O3, Ta2O5, és TiO2, többek között.) .

Park, J; Lakes, R. S. “Biomaterials – Bevezetés”. Springer. 3) EDI. 2007. 2. O.

G. C. A; Et al. “Homológ és heterológ graft alkalmazása patkányok femorális diaphysisében: összehasonlítás a fagyasztott és liofilizált csontgraft között”. Brazil ortopédiai és Traumatológiai folyóirat. 2005. március.

Marzola, C; Toledo Filho, J. L. “az orális maxillofacialis sebészet alapjai-alloplasztikus anyagok implantátumai “”X. fejezet

Pereira, M. M; Buono, V. T. L; Zavaglia, C. A. C.” fémes anyagok: Tudomány és alkalmazás biológiai anyagként. In: Orefice, R. A; Pereira, M. M; Mansur, H. S. “Biomaterials: fundamentals and applications “” Rio de Janeiro. Orvosi kultúra, 2006, fickó. 2, p. 39-58.

Bath, S. V. “Biomaterials”. Narosa Kiadó. Nova Dheli, India. 2002. p.181

Santos, L. A. ” a kalcium-foszfát fejlesztése a fibras-ban, amely az A) – ból származik, az A) – ból, A (Z) C) – ből, A (Z) C) – ből, a (Z) C) – ből, a (Z) C) – ből, a (Z) C) – ből, A (Z) C) – ből.”Tese de Doutorado. Campinasi Állami Egyetem. 2002.

Wong, J. y; Bronzinho, J. D. “Biomaterials”. Taylor és Francis csoport. Kft. 2007. p. 1-1.

Barbucci, R. “integrált Biomateriais tudomány”. Kluwer Academic / Plenum Publishers. New Yorkban.2002. haver.6. o.289-290.

Bertol, L. S. “Hozzájárulás a gyors prototípuskészítés, a háromdimenziós digitalizálás és az anyagválasztás tanulmányozásához az egyedi implantátumok tervezésében”” mester disszertáció. Rio Grande do Sul Szövetségi Egyetem. Porto Alegre. 2008.

Donachie M. “Metals Handbook desk Edition”. 2. kiadás, szerkesztette Davis, J. R. ASM International. 1998.

Disegi, J. A; Kennedy, R. L; Pilliar, R. “kobalt-Alapötvözetek Orvosbiológiai alkalmazáshoz”. ASTM-STP 1365. 1999.

Shi, D. “Bevezetés a biológiai anyagokba”. Tsinghua University Press, Tudományos Világ. 2006. p-123.

Marti, A. “Csontműtétben használt kobalt-alapötvözetek”. Sérülés – a sérültek gondozásának nemzetközi folyóirata. 2000 (31).

Wnek, G. E; Bowlin, G. L. “Encyclopedia of Biomaterials and Biomedical Engineering”. Vol 2. 2) EDI. Informa Healthcare. 2008.

Sieber, H. P; Rieker, C. B; K) A. C. “118 második generációs Fém-fém-visszanyert csípőimplantátum elemzése”. A Journal of Bone & ízületi műtét (Br). 1998; 80-B: 46-50.

Garret, W. R; Abbey, P. A; Christensen, R. “Temporomandibularis ízületi rekonstrukció egyedi teljes temporomandibularis ízületi protézissel: használat a többszörösen operált betegben”. A reprint from Surgical Technology International VI.

Leyens, C; Manfred, P. “titán és titánötvözetek: alapok és alkalmazások”. Wiley-VCH. Első kiadás. 2003. p-1.

Yaszemski, M. J; Tantrolo, D. J; Lewandrowski, K; Hasirci, V; Altobelli, D. E; Wise, D. L. “bioanyagok az ortopédiában”. Marcel Dekker Inc. 2004. p-2.

L XXL, G; Williams, J. C. ” titán-mérnöki anyagok és folyamatok. Springer-Verlag. Második kiadás. 2003. p – 399.

Brown, S. A; Lemons, J. E. “A titán és ötvözeteinek orvosi alkalmazásai: az anyag és a biológiai kérdések”. Az arizonai Phoenixben 1994-ben tartott szimpózium anyagai. STP 1272. ASTM. 1996.

Brunette, D. M; Tengvall, P; Textor, M; Thomsen, P. “titán az orvostudományban: anyagtudomány, felszíni tudomány, mérnöki, biológiai válaszok és orvosi alkalmazások”. Springer-Verlag. 2001. p-28.

Larsson, C; Thomsen, P; Aronsson, B. O; Rodahl, M; Lausmaa, J; Kasemo, B; Ericson, L. E. “Csontválasz felületmódosított titán implantátumokra: tanulmányok a különböző oxidvastagságú megmunkált és elektropolírozott implantátumok korai szövetválaszáról”. Biomaterias 17 (1996) 605-616. Elsevier .

Jorgenson D. S; Centeno, J. A; Mayer M. H; Topper, M. J; Nossov, P. C; Mullick, F. G; Manson, P. N. “biológiai válasz a titán craniofacialis mikrolemezek passzív oldódására”. Biológiai anyagok 20 (1999) 675-682. Elsevier.

Zimmer Sirus ++ – intramedulláris Körömrendszer. Zimmer, 2007.

Shakelford, J. F. “Bioceramics-fejlett kerámia; v. 1”. Gordon és Breach Science Publishers, 1999. p-5.

Hench, L. L. “Bioceramics: a koncepciótól a klinikáig”. J. Am. Ceram. Soc., 74 (7) 1487-510 (1991).

Hench, L. L; Wilson, J. “bevezetés a Biokerámiába”. World Scientific Publishing Co, 1993. p-25.

Bubok, V. A. “Bioceramics-Tegnap, Ma, Holnap”. Porkohászat és fémkerámia, Vol. 39, 7-8. szám, 2000.

testreszabható protézisek

Cranio-maxillofacial rekonstrukció gyors prototípus készítéssel

A gyors prototípuskészítés az alkatrészgyártás technikája az additív módszerrel. A CAD rendszerben létrehozott 3D modellt 2D profilokra osztják fel, amelyeket aztán gyors prototípus-készítő berendezésekkel készítenek rétegenként. Számos technika áll rendelkezésre ma, mint például: sztereolitográfia (SLA), közvetlen fém lézeres szinterezés (DMLS), lézeres Felületolvasztás (LSM), Fused Deposition Modeling (FDM), 3D nyomtatás (3DP) és elektronsugaras hegesztés (EBW) .

A DMLS technika használatának első évtizedében, 1994-től 2004-ig, legalábbis kereskedelmi alkalmazásaiban a kifejezetten a DMLS folyamathoz kifejlesztett anyagok domináltak, nevezetesen a feldolgozhatóság és a leggyakoribb alkalmazások számára elfogadható tulajdonságok javítására összpontosítva. Napjainkban az ötvözetek széles választéka áll rendelkezésre a DML-ekben, például a titán könnyű ötvözeteiben. Különösen érdekes az orvosi területen a Ti-6Al – 4V-titán, alumínium, vanádium és ticp-kereskedelmi szempontból tiszta titán. Mindkettőt kiváló mechanikai tulajdonságai, korrózióállósága, alacsony fajsúlya, különösen biokompatibilitása jellemzi .

hagyományosan a gyors prototípus-készítést (RP) használják az iparban és a mérnöki munkában, hogy megbízható prototípusokat állítsanak elő rövid idő alatt, ami költségnövekedést eredményez . A közelmúltban az RP kiterjesztette alkalmazását a mérnöki termékeken túl. Használata az orvosi területen az egyedi implantátumok és protézisek gyártásához, az anatómia tanulmányozásához és a sebészeti tervezéshez fontos kutatási területeket foglal magában . Az orvosi területre vonatkozó fellebbezés jelentős akadályokkal szembesül, mint például az a tény, hogy egy eset soha nem egyenlő egymással – ezért az implantátumok gyártásában a szabványosítás nem előnyös–, és a műtét régiójának homályos pontjaival kapcsolatos kérdések megnehezítik a műtéti tervezést .

a veleszületett rendellenességek közül a craniofacialis anomáliák (CFA) egy nagyon változatos és összetett csoport, amely a világon élő emberek jelentős részét érinti .

a veleszületett deformitások esetein kívül más rendellenességek – például daganatok-miatt szerzett craniofacialis hibák is vannak. Az elmúlt négy évtizedben egyre több arcsérülést is megfigyeltek, ami szorosan összefügg az autóbalesetek és a városi erőszak növekedésével.

a cranio-maxillofacialis rehabilitáció minden esetben része a betegek társadalomba való reintegrációjának és a jólét előmozdításának.

gyors prototípus készítés a koponya és az arc rekonstrukciójában

az implantátum gyártásának hagyományos módja a koponya hibájának kijavítására az implantátum közvetlen modellezése a műtéti helyen a műtét során. A nyomtatást viaszban végzik, majd biomateriális forma gyártásához használják . Az 1980-as évek végén megjelentek az első kutatások eredményei, amelyek megpróbálták megtalálni a módját, hogy egy fizikai modellt közvetlenül egy digitális háromdimenziós modellből állítsanak elő .

A gyors prototípuskészítés olyan gyártási módszer rétegenként, amely komplex geometriát képes előállítani egy CAD modellből .

orvosi alkalmazásokban történő alkalmazása forradalmasította a komplex műtétek tervezését preoperatív anatómiai modellek felépítésével, amelyek lehetővé teszik az orvosi személyzet számára, hogy kritikusan értékeljék az egyes eseteket . Nagy hangsúlyt kapott a koponya és az arc hibáinak rekonstrukciójára szolgáló implantátumok egyedi gyártásában történő felhasználására is , , , , .

a testreszabott implantátumok felépítéséhez a betegek adatainak bevitele szükséges. Az adatokat CT vagy NMRI-ből nyerik 2D keresztirányú szeletekben DICOM formátumban, amelyek vastagságát a berendezés határozza meg a képek megszerzésekor. A szeletek száma határozza meg a kép felbontását, ezért a 3d modellt. A 2D szeleteket átviszik az orvosi modellező szoftverre, ahol lehetőség van a küszöbjel beállítására annak érdekében, interpoláció után, a csontszerkezet 3D ábrázolása,.

a modell megszerzése után CAD szoftverben kezelhető az implantátum modellezésére, amely kijavítja a csonthibát.

a mintázott szilárd anyagot ezután STL formátumba konvertálják, és bármilyen gyors prototípuskészítési technikával prototípust készíthetnek.

legújabb alkalmazások, anyagok és esettanulmányok

a cranio-maxillofacial javítási területen számos esetben számoltak be a 3D modellezési technológiák sikeres alkalmazásáról és a testreszabott implantátumok gyors prototípuskészítéséről.

Bertol et al. számolt be a tomográfiás képek használatáról egy 3D virtuális modell elkészítésében a daganat által érintett állkapocs virtuális reszekciós eljárásához, majd az azt követő implantátum kialakítása az érintett régió helyettesítésére a szimmetria síkjával történő tükrözés technikájával, ahol az állkapocs egészséges részét tükrözik és használják az eltávolított régió rekonstrukciójában.

7.ábra: a 3D modell és az implantátum beszerzése (bal oldalon). A DMLS által épített implantátum (jobb oldalon) .

az implantátumot titánból (Ti-6Al-4V) építették a közvetlen fém lézeres szinterezés (DMLS) technikájával. Ebben a folyamatban a porított fémet szilárd részre olvasztják a helyi olvadás révén, amelyet egy számítógép által irányított nagy energiájú lézersugár biztosít az alkatrész kialakításának megfelelően.

az implantátum gyártása után a 3D szkennelési technikával beolvasták a virtuális modellhez való dimenziós összehasonlítást. A különbségek nem haladták meg a 0,05 mm-t, ami a módszer pontosságát mutatja.

Drstvensek et al sikeres esetekről is beszámolt, amelyek bizonyítják a gyors prototípuskészítés nagy lehetőségeit az orvosi területen. Az egyik jelentett esetben súlyos arc-aszimmetriát (hemifacialis mikrosomia) kezeltek. Az alkalmazott módszertan hasonló volt a Bertol et al. A 3D modelleket CT-képekből nyerték, és az implantátumot virtuális környezetben fejlesztették ki az érintetlen rész tükrözésével.

8 .ábra: a kialakítandó terület virtuális modellje (bal oldalon); DMLS által gyártott implantátum.

egy másik , Drstvensek et al által jelentett esetben ugyanazokat a technikákat alkalmazták a koponya implantátum gyártásánál és a hátsó 3D szkennelésnél a dimenzióvezérléshez. A virtuális modellhez képest az implantátum egyes régiókban 0,8-1,0 mm-es eltéréseket mutatott. A szerző szerint annak a ténynek köszönhetően, hogy a kérdéses régió nem található kritikus részben, az implantátumot jóváhagyták és sikeresen végrehajtották. A prototípuskészítési technika mindkét esetben DMLS volt, az anyag pedig Ti-6Al-4V.

9. ábra: Protézis által gyártott DMLS (a bal oldalon). A virtuális geometriai ellenőrzés eredménye (jobb oldalon).

a közelmúltban számos tanulmány foglalkozott az implantátumok gyártásának tulajdonságaival. Ez például a mechanikai ellenállási tulajdonságok és a titánkorrózió kombinációjában fordul elő a kerámiák, például a HA és a ha-TCP bioaktivitásával.

Ning és Zhou , a HA és Ti porokból kohászati módszerrel előállított biokompozit in vitro és in vivo bioaktivitását értékelték. Az eredmények azt mutatják, hogy a legmagasabb Ti-tartalmú kompozitok képesek indukálni az apatit nukleációját és növekedését a felületükön, amelyek biztosítják a csontnövekedést, és a fém/kerámia biokompozitokat csontpótlásra jelölik.

Kim és mtsai a HA és FHA (hidroxi-apatit-fluoro) sűrű és egyenletes fóliáit helyezték el, vastagsága ~ 5 ezer fő volt titán szubsztrátokban a szol-gél technika alkalmazásával. A szubsztrát az oszteoblasztok kedvező növekedését és proliferációját mutatta be, növelve a szubsztrát aktivitását és funkcióját.

a munka során Bertol két esetről számolt be a ti és az ++ -TCP asszociációval. Személyre szabott implantátumot kaptunk kézi formázással a beteg fizikai modelljén, amelyet tomográfiai képekből (orbitális padló) nyertek, míg a másikat a tomográfiai képekből (mandibula) is kapott virtuális terv szerint megmunkálták. Mindkét esetben az implantátumokat bevonták a TCP-vel, és sikeresen megvalósították.

10.ábra:

nemcsak a titán, hanem a Co ötvözetek is használtak kerámia kompozitokat néhány tulajdonságának javítása érdekében. Yen et al beszámol egy ötvözet elektrolitikus bevonatáról Co-Cr-Mo val vel ZrO2 csípőprotézishez. Ebben az esetben a bevonat alkalmazása csökkentette a fémkomponens kopását a polimer komponenssel szemben, és csökkentette a felületek közötti súrlódási együtthatót.

Khan, S. F.; Dalgarno K. W. “Testreszabott orvosi implantátumok tervezése réteges gyártással”. Gépészeti és rendszermérnöki iskola. NC Egyetem-Egyesült Királyság.

Ma, D; Lin F; Chua C. K. “gyors prototípus-alkalmazások az orvostudományban. 1. rész: NURBS-alapú Kötetmodellezés”. Az International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Springer-Verlag London Limited. 2001

Lima, B. C. “Engenharia Reversa e Prototipagem R XXL. Pida: Casos Estudo”. pp 15-16. 2003.

Shellabear, M; Nyrhil), O. “DMLS – fejlesztési történelem és a technika állása”. LANE, Erlanger. 2004.

Shellabear, M; Nyrhil, O. “a közvetlen fém lézerrel szinkronizált alkatrészek anyagainak és tulajdonságainak fejlődése”. LANE, Erlanger. 2004.

Molle, I. L. “craniofacialis anomáliák, genetika és közegészségügy: hozzájárulások az egységes egészségügyi rendszerben az ellátás jelenlegi helyzetének elismeréséhez “” Unicamp. 2004.

Lima Silva, J. J. de; Lima, A. A. A. S.; Torres ,S. M. “arctörések: 105 eset elemzése”” Revista Brasileira de Cirurgia Craniomaxilofacial / Brazil Cranio-maxillofacialis sebészet Szövetsége. – Vol.12, No. 1 (Jan.2009).

Gopakumar, S. ” RP az orvostudományban: esettanulmány a koponya rekonstruktív sebészetben “” gyors prototípus-folyóirat. 10. kötet * 3. szám * 2004 * 207-211.

Bertol, LS “hozzájárulás a gyors prototípuskészítés, a háromdimenziós digitalizálás és az anyagok kiválasztásának tanulmányozásához az egyedi implantátumok tervezésében “” mester disszertáció. Rio Grande do Sul Szövetségi Egyetem. Porto Alegre. 2008.

Naber, H. “Advances in rapid prototyping technologies”, Materials and Manufacturing Conference, Metalex, Thaiföld. 1998.

Gibson, I; Cheung, L. K; Chow, S. P; Cheung, W. L; nos, S. L; Savalani, M; Lee, S. H.”a gyors prototípus-készítés használata az orvosi alkalmazások segítésére”. Gyors Prototípus-Folyóirat 12/1 (2006) 53-58.

Hench, L. L. “Bioceramics: a koncepciótól a klinikáig”. J. Am. Ceram. Soc., 74 (7) 1487-510 (1991).

Wu, W; Shang, Y; Li, H; Wang, W. “koponyacsont-hibák kijavításának gyártása a gyors prototípuskészítés alapján”. Journal of bioaktív és kompatibilis polimerek, Vol. 24-május 2009.

Bertol, L. S; Junior, W. K; Silva, F. P. d. ; Aumund-Kopp, C. “orvosi tervezés: Ti-6Al-4V közvetlen fém lézeres szinterezése”. Anyagok és Design (2010), doi: 10.1016/j.matdes.2010.02.050.

Oliveira, R. S. d; Brigato, R; Madureira, J. F. G; Cruz, A. V.; Filho, F. V. D. M; Alonso, N; Machado, H. R. “egy nagy komplex koponyahiány rekonstrukciója egy gyermekben: esettanulmány és irodalmi áttekintés”. Childs Nerv Syst (2007) 23: 1097-1102.

Drstvensek, I; Hren, N. I; Strojnik, T; Brajlih, T; Valentan, B; Pogacar, V; Hartner, T. Z. “gyors prototípus-készítés alkalmazása a Cranio-Maxilofacialis műtéti eljárásokban”. Internacional Journal of Biology és Biomedical Engineering. 1. szám, 2. kötet, 2008.

Ning, C. Q; Zhou, Y. ” HA és Ti porokból porkohászati módszerrel előállított biokompozit In vitro bioaktivitása. Biológiai anyagok 23 (2002) 2909-2915.

Ning, C. Q; Zhou, Y.”a porkohászati módszerrel előállított Ti/HA kompozitok in vitro és in vivo bioaktivitása közötti összefüggések”. Acta Biomaterialia 4 (2008) 1944-1952.