用于生物机械测试的三维打印的股骨隔膜 - - 优化和验证
Robert C Weinschenk1,2, Blaine M Oldham1, Kishore M Nagaraja3
1Department of Orthopaedic Surgery, The University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas, USA.
概括
3D打印的多乳酸股骨为生物力学研究提供了一种可访问和可重复的方法. 优化的打印参数成功地复制了人类大腿骨的曲特性.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 骨科生物力学 骨科生物力学
背景情况:
- 开发具有成本效益和可重现的生物力学研究模型对于骨科研究至关重要.
- 人类大腿腹膜是复杂的结构,需要精确的机械仿真才能有效研究.
- 三维 (3D) 打印为创建定制生物机械模型提供了潜力.
研究的目的:
- 设计和制造便宜,可访问和可重复的3D打印多乳酸 (PLA) 模型的人类大腿腹膜.
- 描述这些3D打印模型的柔生物机械反应.
- 为3D打印的股骨建立一个设计空间,模拟正常人类股骨的机械行为.
主要方法:
- 使用3D打印技术创建了正常人类大腿腹膜的多乳酸 (PLA) 模型.
- 模型接受了三点曲测试,以评估它们的机械反应.
- 研究了印刷参数 (定向,填充密度,壁层,分辨率) 对机械行为的影响.
主要成果:
- 3D打印的PLA大腿骨具有5%的充填,2-4层壁层和200微米分辨率,实现了184.8 ± 8.18MPa的屈曲强度.
- 具有20%填充率和六层墙壁的模型表现出18.54 ± 0.543 GPa的屈曲模量.
- 这些结果与人类正常腿部的已知生物力学数据非常相似.
结论:
- 优化的3D打印参数可以产生精确复制人类大腿隔膜曲生物力学的PLA模型.
- 这些3D打印模型代表了生物机械研究和外科培训的成本效益和可访问的资源.
- 进一步的研究,包括近端和远端股骨建模和综合测试,可以扩大这些模型的实用性.
