设计和制造一个新的椎部植入物
Yongdi Zhang1, Baoyu Sun1, Lisong Zhao1
1College of Mechanical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|July 14, 2023
概括
这项研究使用拓优化设计了针对患者的多孔合金部植入物,以减少应力屏蔽. 性能最好的结构,TO-S2,与骨密切匹配.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 整形外科植入物 整形外科植入物
- 医疗器械设计 医疗器械设计
背景情况:
- 传统的合金部植入物具有比骨更高的弹性模量,导致应力屏蔽.
- 现有的多孔结构往往忽视了患者特定的负载条件和机械性能.
研究的目的:
- 设计一个特定于患者的多孔部植入物结构,最大限度地减少应力屏蔽.
- 优化机械和透性特性,以改善骨质整合和承载能力.
主要方法:
- 拓优化被用于在压力和剪切负荷下设计多孔结构,由定量计算机断层扫描 (QCT) 数据提供信息.
- 吉布森-阿什比模型用于控制多孔合金的机械性能.
- 用不同的支柱直径对腿茎施加梯度填充,然后进行选择性激光化 (SLM) 打印.
主要成果:
- 拓优化-剪切-2 (TO-S2) 结构显示出优越的压缩和剪切机械性能和透性.
- 渐变填充的多孔结构实现了与人骨相匹配的精确机械性能.
- 选择性激光化 (SLM) 成功生产了设计的部植入物,具有出色的成型保真性.
结论:
- TO-S2的多孔结构适用于部植入物,有效降低应力屏蔽.
- 特定于患者的多孔合金植入物可以密切模仿自然骨结构和机械性能.
- 这种方法为开发下一代骨科植入物提供了一个有希望的策略.
