用患者特异性功能分级的NiTi-SMA棒推进脊椎病治疗:关键考虑因素和发展目标

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 机械工程 机械工程
• 医疗器械设计 医疗器械设计

背景情况:

• 目前,脊椎病的纠正依赖于刚性植入物,往往导致相邻段变性.
• - (NiTi) 形状记忆合金 (SMA) 具有独特的热力学性能,如超弹性和形状记忆效应.
• 增材制造 (AM) 允许创建复杂的,患者特定的几何形状,具有量身定制的材料特性.

研究的目的:

• 为患者特异性,功能分级 (FG) 的NiTi SMA棒开发材料到诊所的框架,用于校正脊椎病.
• 探索使用AM空间编程变换温度,度和沿杆的几何惯性.
• 为校正脊椎病建立一个互补的范式,以实现与运动保存的持久对齐.

主要方法:

• 合成了NiTi的热力学基础 (热弹性马氏体转变,超弹性高原,歇斯底里性减缓).
• 杆增材制造 (AM) 能力 (PBF-LB,DED,BJAM) 具有污染和成分控制策略.
• 正式化了一个分级面罩和目标时刻向量,用于对分段转换温度,密度/架构和横截面的多目标优化.

主要成果:

• 对于各种AM路线的合并过程结构属性链接.
• 开发了细分级别的质量保证方法 (DSC映射,微CT,EBSD/缩,实验室测试).
• 建立了一个现象学构成模型,用于预测时刻曲率循环,并使有限元验证成为可能.

结论:

• 拟议的功能分级的NiTi SMA棒提供适应性转换温度梯度和可调的机械响应.
• 代表了对3D打印,针对患者的SMA棒的重大设计方向,以提供持久,可调节和高效的脊椎病纠正.
• 概述了一个翻译路线图,包括校准,AM过程图,数字双胞胎计划和长期测试协议.