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未来医学三维打印中镍的应用
信息来源:世界金属导报2018-03-06B14      时间:2018-03-18 21:54:18


增材制造改善髋部和关节配合度

人造关节是这个领域中的优先项目。全世界共有数百万人进行了关节置换。实际上,仅美国每年就会进行100多万例髋关节和膝关节置换手术。这类人造关节要么完全由金属制成,要么含有大量金属。它们采用多种金属,包括不锈钢、镍合金和钛,这在很大程度上是因为它们具有耐用性而且能耐受人体内的腐蚀。

到现在为止,这些部件一直是以标准尺寸的现货形式提供的,但这种情况很快就会改变。增材制造(AM——在计算机上设计成品并三维打印的过程)有可能使每个关节完全适合每一位患者的需求。目前正在这个方面开展大量的研究,以改进这类植入物的设计、功能和成本效益。

这项新增材制造技术的主要优点是刺激骨骼的复杂性。很难制造出具有一定孔隙度和质感的复杂结构让周围的骨骼接受外来植入物。已尝试了多项技术,但任何一项技术都无法像增材制造一样实现这个目标。

三维打印支架的光明前景

镍基植入物的一个全新潜在领域即将诞生:血管医学和血管治疗。虽然很难获得全球统计数据,但仅美国每年就会进行50多万例支架植入。支架是一种金属制成的小型网状管,其作用是使冠状动脉敞开,让血液通过。

在这个领域中,有50年历史的镍钛合金(UNSN01555)展现出卓越的性能。镍钛合金具有很高的柔性和耐用性,能够维持一定的几何形状(称作“形状记忆”),而且强度重量比很高,实际证明是多种血管医疗应用(包括支架、瓣膜及其他器械)的理想材料。形状记忆性质特别有价值,因为镍钛合金会自行扩张并适应血管的形状。

镍钛合金可能较难加工,而且很少企业能够成功地应对利用常规制造技术制造出成品的挑战。但随着增材制造的最终应用,这种情况即将发生变化。一些公司和研究机构正在集中研究镍钛合金在这个领域的应用。

目前,一些增材制造研究者能够利用聚合物开发出个性化支架。与现有医用支架相比,这类支架不太可能在血管内移动并引起相关并发症。

一些公司还使用激光切割的镍钛合金支架,但迄今为止仍未能将增材制造技术运用于该方面。不过,业界利用镍钛合金实现个性化支架的常规生产也许只是时间问题。到那时,即使是仿生人也会嫉妒不已。

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