3D printen van metalen voor orthopedische implantaten

3D printen van metalen voor orthopedische implantaten Inleiding

3D printen heeft een revolutie teweeggebracht in verschillende industrieën, en de medische sector is daarop geen uitzondering. Op het gebied van orthopedie heeft 3D-printen nieuwe mogelijkheden geopend voor het maken van op maat gemaakte implantaten die een nauwkeurigere pasvorm en betere resultaten voor de patiënt bieden. In deze blogpost gaan we dieper in op het gebruik van 3D-printmetalen voor orthopedische implantaten. We bespreken de huidige stand van zaken in de industrie, recente ontwikkelingen, veelgebruikte metaalpoeders en informatie over leveranciers.

De huidige stand van 3D-printmetalen voor orthopedische implantaten

Het gebruik van 3D-geprinte metalen implantaten in de orthopedie is een snel groeiend gebied. In 2020 werd de waarde van de wereldwijde markt voor 3D-geprinte orthopedische implantaten geschat op $1,2 miljard en er wordt verwacht dat deze tegen 2028 $4,5 miljard zal bedragen. Deze groei wordt gedreven door een aantal factoren, waaronder:

• De toenemende vraag naar gepersonaliseerde implantaten: Traditionele implantaten zijn vaak kant-en-klare producten die niet perfect passen bij de anatomie van de patiënt. Dit kan leiden tot complicaties zoals losraken van het implantaat, pijn en infectie. 3D-geprinte implantaten kunnen worden aangepast aan de specifieke behoeften van de patiënt, wat de pasvorm kan verbeteren en het risico op complicaties kan verkleinen.
• De groeiende beschikbaarheid van 3D printtechnologie: 3D-printtechnologie is de afgelopen jaren betaalbaarder en toegankelijker geworden. Dit heeft het voor meer ziekenhuizen en bedrijven in medische hulpmiddelen mogelijk gemaakt om de technologie te gebruiken voor de productie van implantaten.
• Het toenemende aantal klinische onderzoeken: Er is steeds meer klinisch bewijs dat het gebruik van 3D-geprinte metalen implantaten in de orthopedie ondersteunt. Klinische onderzoeken hebben aangetoond dat 3D-geprinte implantaten betere resultaten kunnen bieden dan traditionele implantaten op het gebied van tevredenheid van de patiënt, levensduur van het implantaat en minder risico op complicaties.

Recente ontwikkelingen in 3D-geprinte metalen implantaten

Er zijn een aantal recente ontwikkelingen op het gebied van 3D-geprinte metalen implantaten. Enkele van de meest opvallende ontwikkelingen zijn:

• De ontwikkeling van nieuwe 3D printtechnologieën: Er worden nieuwe 3D printtechnologieën ontwikkeld die verbeterde nauwkeurigheid, snelheid en materiaaleigenschappen bieden. Dit leidt tot de ontwikkeling van nieuwe en verbeterde 3D-geprinte implantaten.
• De ontwikkeling van nieuwe biomaterialen: Er worden nieuwe biomaterialen ontwikkeld die speciaal zijn ontworpen voor 3D-printen. Deze biomaterialen bieden verbeterde biocompatibiliteit, osseo-integratie en duurzaamheid.
• De ontwikkeling van nieuwe software en ontwerptools: Er worden nieuwe software en ontwerptools ontwikkeld die het gemakkelijker maken om 3D-geprinte implantaten te ontwerpen en te vervaardigen. Deze hulpmiddelen helpen de nauwkeurigheid en efficiëntie van het 3D printproces te verbeteren.

Veelgebruikte metaalpoeders voor 3D-geprinte implantaten

De meest gebruikte metaalpoeders voor 3D-geprinte implantaten zijn:

• Titaanlegeringen: Titaanlegeringen zijn de meest gebruikte metaalpoeders voor 3D-geprinte implantaten vanwege hun uitstekende biocompatibiliteit, sterkte en corrosiebestendigheid. Enkele veelgebruikte titaanlegeringspoeders zijn Ti6Al4V, Ti5Al2.5Sn en Ti6Al7Nb.
• Kobalt-chroomlegeringen: Kobalt-chroomlegeringen zijn een ander veelgebruikt metaalpoeder voor 3D-geprinte implantaten. Ze bieden een hoge sterkte, slijtvastheid en corrosiebestendigheid. Veel gebruikte kobalt-chroom legeringspoeders zijn CoCrMo en CoCrWNi.
• Roestvrij staal: Roestvrij staal is een kosteneffectieve optie voor 3D-geprinte implantaten. Het biedt goede biocompatibiliteit, sterkte en corrosiebestendigheid. Enkele veelgebruikte roestvrijstalen poeders zijn 316L en 22Cr13Ni5Mo.

Leveranciers van metaalpoeders voor 3D-geprinte implantaten

Er zijn een aantal leveranciers van metaalpoeders voor 3D-geprinte implantaten. Enkele van de meest opvallende leveranciers zijn:

• MET3DP: Met3DP produceert een breed assortiment hoogwaardige metaalpoeders die geoptimaliseerd zijn voor poederbedfusie met laser- en elektronenbundels. Het portfolio omvat innovatieve legeringen zoals TiNi, TiTa, TiAl, TiNbZr, CoCrMo, roestvrij staal, superlegeringen en meer.
• Arcam: Arcam is een toonaangevende leverancier van titanium legeringspoeders voor 3D printen.
• Materion: Materion is een toonaangevende leverancier van metaalpoeders voor 3D printen, waaronder titaniumlegeringen, kobalt-chroomlegeringen en roestvrij staal.
• Höganäs: Höganäs is een toonaangevende leverancier van metaalpoeders voor 3D printen, waaronder roestvast staal.
• LPW-technologie: LPW Technology is een toonaangevende leverancier van metaalpoeders voor 3D printen, waaronder titaanlegeringen en kobalt-chroomlegeringen.

Voordelen van 3D-geprinte metalen implantaten

3D-geprinte metalen implantaten bieden een aantal voordelen ten opzichte van traditionele implantaten, waaronder:

• Verbeterde pasvorm en nauwkeurigheid: 3D-geprinte implantaten kunnen worden aangepast aan de specifieke anatomie van de patiënt, wat de pasvorm kan verbeteren en het risico op complicaties kan verkleinen.
• Minder risico op infectie: 3D-geprinte implantaten kunnen in een steriele omgeving worden vervaardigd, wat het risico op infectie kan verkleinen.
• Snellere genezingstijd: 3D-geprinte implantaten kunnen botgroei en genezing bevorderen, wat kan leiden tot snellere genezingstijden.
• Lagere kosten: 3D-geprinte implantaten kunnen kosteneffectiever worden vervaardigd dan traditionele implantaten, waardoor ze betaalbaarder worden voor patiënten.

Casestudies

Er zijn een aantal casestudies die de voordelen van 3D-geprinte metalen implantaten in de orthopedie aantonen. Bijvoorbeeld een studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuurgeneeskunde meldde dat 3D-geprinte implantaten van een titaniumlegering met succes werden gebruikt om patiënten met ernstige misvormingen van de wervelkolom te behandelen. De implantaten werden aangepast aan de specifieke anatomie van de patiënten en konden de misvormingen corrigeren zonder dat een grote operatie nodig was.

Een ander onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift De Lancetmeldde dat 3D-geprinte kobalt-chroomlegering implantaten werden gebruikt om patiënten met heupfracturen succesvol te behandelen. De implantaten waren in staat om de mobiliteit en levenskwaliteit van de patiënten te herstellen.

Conclusie

3D printen is een snel groeiende technologie die een revolutie op medisch gebied teweeg kan brengen. Op het gebied van orthopedie bieden 3D-geprinte metalen implantaten een aantal voordelen ten opzichte van traditionele implantaten, zoals een betere pasvorm en nauwkeurigheid, een kleiner infectierisico, een snellere genezingstijd en lagere kosten. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zullen 3D-geprinte metalen implantaten naar verwachting een steeds belangrijkere rol spelen bij de behandeling van orthopedische aandoeningen.

Referenties

• 3D-printen van metalen voor biomedische toepassingen: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7061633/
• 3D-printen van metalen implantaten in de orthopedische chirurgie: Methoden, toepassingen en toekomstperspectieven: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10480061/
• Recente vooruitgang in 3D printen van biologisch afbreekbare metalen voor orthopedische toepassingen: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37644461/