在羊模型中对度匹配的3D打印NiTi下移植固定的评估
Nada Raafat Khattab1,2, Luis H Olivas-Alanis1,3, Agnieszka Chmielewska-Wysocka4
1Department of Materials Science and Engineering, The Ohio State University, 140 W 19th Ave., Columbus, OH, 43210, USA.
Biomedical engineering online
|October 25, 2024
概括
优化的- (NiTi) 固定板与标准 (Ti-6Al-4V) 板相比,改善了绵羊下骨的愈合. 度匹配的植入物通过增强负载转移和防止设备故障,降低了重新操作率.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 整形外科手术 整形外科手术
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 标准的Ti-6Al-4V下固定装置的故障率很高,需要昂贵的重新操作.
- 当前的设备往往会打断骨自然的压力-应变轨迹,阻碍最佳的愈合.
- 移植固定手术前规划需要优化机械性能,以避免手术后的故障.
研究的目的:
- 为了优化下移植固定装置的机械性能,使用度匹配.
- 为了研究实际优化,增材制造的- (NiTi) 固定板的有效性.
- 在大型动物模型中,将实验性NiTi板与标准Ti-6Al-4V板的性能进行比较.
主要方法:
- 使用羊下移植模型,四只动物接受实验性NiTi板,一只对照动物接受Ti-6Al-4V板.
- 使用激光束粉末床融合 (LPBF) 和增材制造 (AM) 制造的NiTi板.
- 采用模拟来优化固定装置位置,形状和材料组成以匹配刚性.
主要成果:
- 在所有四种使用实验性NiTi板的动物中都观察到完全的下移植愈合.
- 植入NiTi的羊表现出成功的下骨愈合和恢复.
- 控制Ti-6Al-4V板在植入后不久破裂并脱,表明设备故障.
结论:
- 与硬度相匹配的NiTi植入物,增强AM和优化几何学,促进了优越的骨愈合和负载转移,与散装Ti-6Al-4V相比.
- 改进的设计技术和手术规划导致实验组的愈合加速.
- 大型动物模型为未来对先进固定装置的临床试验提供了宝贵的数据.
