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分享︳3D打印PEEK材料在医学上内植物的应用

发表时间:2019-02-11 17:59:49

高能预警:本文有些可能阅读后依法不适内容,胆小和心脏不佳者,请谨慎阅读。

自上世纪70年代英国发明peek材料至今,peek材料以优异的性能受到很多高端制造业如航空航天、汽车制造、电子电气有广泛使用。在医学内植物上PEEK大侠虽然起步晚和金属内植物大哥相比还是有一些特殊招式的比如:

1、身轻如燕

peek材料一般只有每立方厘米1.3g和人体骨骼,密度相似

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2、皮糙肉厚

PEEK材料也具有耐腐蚀,能应对复杂人体化学环境的能力。

图为:修复眼眶缺损的的代替骨骼的定制打印PEEK植入物

3、左右逢源:

peek材料的弹性模量和人体骨组织相当,可以更好的和左右邻居协同工作,减少金属常见的应力遮挡现象。(应力遮挡(Stress Shielding Effect),是指当两种或者多种具有不同刚度的材料共同承载外力时,具有刚度较高的材料将会承担较多的载荷,而刚度较低的载荷则只需承载较低的载荷,从而低刚度的骨骼没有很好的刺激,从而退化。)

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图为:髋关节 股骨头金属植入体长期植入后导致周边骨组织密度降低退化现象产生

 

4、无影无踪

金属植入物在日后的影像学检查中或多或少会存在CT或X光的金属伪影,从而影响日后疾病的诊断。PEEK材料在X光和CT中由于原子核结构问题,就从原理上避免这种现象。

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图为:GE开发的减低金属伪影的技术

可以看到金属伪影会干扰实际临床判断。虽然有降噪技术但和原生无伪影的PEEK材料相比还是多了很多麻烦和时间成本。PEEK植入体影像数据,基本无干扰。

5、润物无声

PEEK材料有自润滑性,这也是传统金属无法实现的能力,可以更好的用在人体关节这种经常滑动的部位。

既然金坷垃……哦不!金庸大侠般的PEEK材料植入物这么好,那制造技术哪家强呢?虽然已经有批量化注塑工艺的PEEK植入物已有出现。但是PEEK材料作为高分子材料的一员是很符合3D打印来加工,满足越来越个性化的手术治疗趋势的。

目前主要有两种工艺能加工PEEK材料:

图为:已经上市的2种PEEK植入体

1、FDM技术

以往peek有于熔点较高,对于FDM工艺较难以实现,目前随着技术进步,这点被很多大学和厂商克服,虽然FDM成本较低,要求简单,但是纹理感明显、处理支撑和打印效率依旧是痛点。

2、SLS技术打印

自由SLS打印的SpineFab VBR 植入系统于2015年成为有史以来第一个通过美国FDA的批准的3D打印植入物(领先于FDM),sls技术就一直活跃在医疗行业。SLS选择激光烧结技术相比FDM技术是更为高端(随之带来的就是设备成本贵)的技术,它加工效率高,后处理简单,能更加快速送到病人手术中去。以前我们盈普课堂讲到的SLS是非常适合加工高分子材料的。PEEK也是其中一种。主要原因是粉体烧结后,若能做到高回收率,对于成本控制是有很大帮助的。对于要求更高的更加专业内植物领域sls peek材料的打印,前景会更加光明。为了顺应这个需求TPM3D将在明年推出sls使用PEEK医用和工业材料和能加工高熔点的新机型。请大家敬请期待。

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图为:OsteoFab患者特异性头颅设备,3Dsls 打印,基于PEEK聚合物

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图为:陕西聚高打印的PEEK植入物

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