2018/12/06
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研究人员对患者专用羟基磷灰石骨移植体3D打印技术的研究
羟基磷灰石是一种天然矿物，是牙釉质和骨的主要无机成分。在一篇题为“复杂骨料设计中基于挤压的陶瓷3D打印工艺优化一组研究人员描述了他们如何3D打印材料，研究不同参数的影响，最后3D打印出病人专用的植骨材料。
研究人员从使用Inkredible+3D打印墨水打印几个立方体形状的支架开始。塞林克。打印后，样品进行干燥、烧结和冷却。用卡钳测量支架的尺寸，并进行力学测试，测试支架的抗压强度。然后用扫描电镜对样品进行分析，并进行显微CT扫描，获取支架的无损定性图像，并对支架的孔隙率、体积分数和各向异性程度进行3D定量分析。
然后进行个案研究。
简单地说，我们重建了桡骨远端畸形的CT扫描，并利用CT成像…重建和设计了所需的临床缺损和移植物。从肘关节到腕掌关节进行了手术，“研究人员说。“dicom文件被导入到医学图像处理软件…中。对双前臂骨的CT图像进行分割，生成双前臂骨的3D虚拟模型。因此，进行了一次虚拟截骨术，对桡骨的角度和旋转失调进行了精确的校正。“
患者缺损的3D模型用透明树脂打印，用FormlabsFormlabfor2 3D打印机打印。为弥补烧结后的收缩，对缺损的CAD进行了放大，然后用羟基磷灰石油墨进行3D打印。烧结后，将移植物粘在缺损内，对整个结构进行CT扫描。
研究人员发现，烧结后收缩与填充密度成正比。
他们解释说：“与100%的填充密度相比，50%和75%的填充后的平均外部体积更小。”“…这种体积收缩与填充密度之间的关系可以用来准确地预测使用HA墨水开发的3D打印几何图形的收缩程度。因此，我们可以利用这些信息在设计过程中放大几何图形，从而保持最终打印和烧结过程的准确性。“
各种参数，包括打印速度、挤出压力和油墨粘度，都会影响支架材料在烧结前的孔隙率。将粘结剂从支架基体中去除后，温度的升高导致颗粒相互振动和相互靠近，降低了孔隙率，提高了稳定性。
研究人员总结道：“了解基于HA的3D打印结构的3D几何收缩之间的关系，可以在设计文件和最终处理对象之间提供一个可预测的关联，从而可以从术前CT扫描中打印出患者特定的骨缺损。”“这项研究对临床应用的材料和3D设计流程优化具有重要意义。病人专用的植骨生产有可能减少对自体移植的需求，缩短手术时间，从而影响手术的总体结果和相关费用。
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