通过增材制造进行个性化的不规则多孔L3-L4聚变的结构设计和机械性能评估
Suli Li1, Jingsheng Zhao2, Weixin Li3
1School of Mechanical Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an, China; State Key Laboratory of Mechanical Manufacturing System Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, China.
Computers in biology and medicine
|February 9, 2025
概括
使用增材制造制造制造的个性化的多孔融合子显示了脊柱融合的前景. 孔径为0.6毫米,可提供最佳的稳定性和与骨相似的机械性能,减少应力屏蔽风险.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 整形外科手术 整形外科手术
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 增材制造使生物医学用途的个性化多孔植入物成为可能.
- 优化毛孔大小对于骨内生长和子稳定性至关重要.
研究的目的:
- 研究不规则的多孔聚变的生物力学特性.
- 确定脊髓融合的最佳结构参数.
- 评估骨组织整合的机械性能.
主要方法:
- 使用沃罗诺伊方法进行L3-L4脊椎间融合,设计了具有不同孔径的TC4多孔融合.
- 在直立和扭力负荷下执行腰椎的有限元模拟.
- 通过选择性激光化 (SLM) 制造了最佳的子设计,并测试了机械性能.
主要成果:
- 目标孔径为0.6毫米,在生理负载下表现出稳定性,最大限度地减少了崩和应力屏蔽.
- 实现了153.78 MPa的压缩屈服强度和5.82 GPa的弹性模量.
- 拉伸终极负荷达到5000N,表明适合人类性能要求.
结论:
- 具有0.6毫米孔径的多孔融合具有有利于脊柱融合的生物力学特性.
- 制造的子模仿骨组织的特性,满足功能需求.
- 增材制造提供了一种可行的方法,用于创建特定患者的脊柱植入物.


