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增材制造个性化植入物技术发展与挑战
1
作者 孙畅宁 孟子捷 +7 位作者 王玲 贺健康 连芩 高琳 李骁 毛茅 朱卉 李涤尘 《中国医疗器械杂志》 2024年第3期237-244,共8页
增材制造(3D打印)技术与未来医疗行业精准化和定制化的发展方向相契合,是我国高端医疗器械领域创新发展的重要机遇。目前3D打印医疗器械的研究和产业化主要分为不可降解植入物和可降解植入物,逐渐形成了金属3D打印骨植入物、聚醚醚酮骨... 增材制造(3D打印)技术与未来医疗行业精准化和定制化的发展方向相契合,是我国高端医疗器械领域创新发展的重要机遇。目前3D打印医疗器械的研究和产业化主要分为不可降解植入物和可降解植入物,逐渐形成了金属3D打印骨植入物、聚醚醚酮骨植入物和可降解植入物等主要临床应用和产业发展领域。该文列举近年来上述领域的研究成果,论述个性化植入物的增材制造技术和应用,从技术、应用和监管角度分析不同植入物面临的挑战,并对未来发展提出展望和建议。 展开更多
关键词 增材制造 骨植入物 多孔结构 聚醚醚酮 可降解植入物
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增材制造聚醚醚酮/羟基磷灰石多孔植入物骨整合的力学机制
2
作者 孙畅宁 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期29-29,共1页
目的增材制造聚醚醚酮(PEEK)/羟基磷灰石(HA)复合材料多孔结构有望使PEEK基骨植入物获得长期稳定的骨整合。然而,在PEEK复合材料中,多孔结构设计对早期和远期骨整合的影响规律尚不清楚。亟需厘清复合材料组分、多孔结构设计和植入物力... 目的增材制造聚醚醚酮(PEEK)/羟基磷灰石(HA)复合材料多孔结构有望使PEEK基骨植入物获得长期稳定的骨整合。然而,在PEEK复合材料中,多孔结构设计对早期和远期骨整合的影响规律尚不清楚。亟需厘清复合材料组分、多孔结构设计和植入物力学环境对骨整合的影响规律,为PEEK复合材料骨植入物的材料和结构设计提供支撑。方法在细胞试验方面,研究了复合材料中HA含量对成骨细胞行为的影响,并探究了其信号通路;在动物实验方面,使用3D打印方法制备了材料组分0~40 wt%HA/PEEK、孔隙尺寸0.2~1.4 mm及3种孔型的支架,通过兔股骨髁动物实验模型研究支架在植入后4~12周的骨整合情况;在生物力学分析方面,通过数值模拟结合实验研究了不同支架的渗透性、力学性能和支架-骨应力传导。结果PEEK/HA复合材料通过释放钙离子激活FAK及其下游蛋白通路,对成骨细胞的增殖、铺展和贴附有促进作用。HA含量对支架的骨整合起到积极作用,40 wt%HA/PEEK复合材料支架的骨整合接近于钛合金支架。结构渗透性对支架早期骨整合有主导性作用,而支架内的远期骨整合主要受支架-骨应力传导效应的调控。结论本文系统地研究了材料、结构和力学环境对PEEK/HA支架骨整合的协同作用机制,为PEEK基复合材料骨植入物的设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 骨植入物 动物实验模型 骨整合 增材制造 成骨细胞 羟基磷灰石 生物力学分析 聚醚醚酮
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3D打印聚醚醚酮固定型手腕矫形器的生物力学分析及结构优化
3
作者 邱子彦 朱凌锋 +5 位作者 张贺然 尹文成 汤磊 邹东明 陈斌凌 王玲 《医用生物力学》 2025年第2期378-386,共9页
目的针对个性化手腕矫形器的临床需求,提出一种拓扑优化设计方法,以实现个性化、轻量化且舒适度高的手腕矫形器宏微结构一体化优化设计。方法建立手腕矫形器和上肢的复合生物力学有限元模型,量化研究矫形器几何参数对其佩戴固定效果及... 目的针对个性化手腕矫形器的临床需求,提出一种拓扑优化设计方法,以实现个性化、轻量化且舒适度高的手腕矫形器宏微结构一体化优化设计。方法建立手腕矫形器和上肢的复合生物力学有限元模型,量化研究矫形器几何参数对其佩戴固定效果及舒适度的影响。采用多工况拓扑优化和微结构设计,对其非承力区进行设计优化;利用3D打印技术,以聚醚醚酮(polyether ether ketone,PEEK)制造矫形器,评价验证设计合理性。结果在保证机械强度的前提下,3D打印PEEK矫形器的重量相较于传统矫形器减轻了28%;皮肤接触界面压强和主观问卷表明受试者佩戴矫形器体验良好。结论在保证机械强度和固定效果的同时实现了矫形器的个性化、轻量化和高舒适度设计。 展开更多
关键词 手腕矫形器 个性化设计 生物力学分析 有限元分析 拓扑优化
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