Применение металлов для 3D-печати для ортопедических имплантатов

Применение металлов для 3D-печати для ортопедических имплантатов Введение

3D-печать произвела революцию в различных отраслях промышленности, и медицина не является исключением. В области ортопедии 3D-печать открыла новые возможности для создания индивидуальных имплантатов, которые обеспечивают более точную посадку и улучшают результаты лечения пациентов. В этой статье мы рассмотрим использование металлов для 3D-печати в ортопедических имплантатах. Мы обсудим текущее состояние отрасли, последние разработки, широко используемые металлические порошки и информацию о поставщиках.

Текущее состояние 3D-печати металлов для применения в ортопедических имплантатах

Использование 3D-печатных металлических имплантатов в ортопедии - быстро развивающаяся область. В 2020 году мировой рынок 3D-печатных ортопедических имплантатов оценивался в $1,2 миллиарда, а к 2028 году, по прогнозам, достигнет $4,5 миллиарда. Этот рост обусловлен рядом факторов, в том числе:

• Растущий спрос на персонализированные имплантаты: Традиционные имплантаты часто представляют собой готовые изделия, которые не идеально соответствуют анатомии пациента. Это может привести к таким осложнениям, как расшатывание имплантата, боль и инфекция. Имплантаты, изготовленные методом 3D-печати, могут быть адаптированы к конкретным потребностям пациента, что позволяет улучшить прилегание и снизить риск осложнений.
• Растущая доступность технологии 3D-печати: В последние годы технология 3D-печати стала более доступной и недорогой. Благодаря этому все больше больниц и компаний, производящих медицинское оборудование, стали использовать эту технологию для производства имплантатов.
• Растущее число клинических исследований: Растет число клинических данных, подтверждающих использование металлических имплантатов, напечатанных методом 3D-печати, в ортопедии. Клинические испытания показали, что 3D-печатные имплантаты могут предложить лучшие результаты по сравнению с традиционными имплантатами с точки зрения удовлетворенности пациентов, долговечности имплантатов и снижения риска осложнений.

Последние достижения в области 3D-печати металлических имплантатов

В последнее время появилось множество разработок в области металлических имплантатов, напечатанных методом 3D-печати. Некоторые из наиболее заметных разработок включают:

• Разработка новых технологий 3D-печати: Разрабатываются новые технологии 3D-печати, которые обеспечивают повышенную точность, скорость и свойства материалов. Это приводит к разработке новых и улучшенных 3D-печатных имплантатов.
• Разработка новых биоматериалов: В настоящее время разрабатываются новые биоматериалы, специально предназначенные для 3D-печати. Эти биоматериалы обладают улучшенной биосовместимостью, остеоинтеграцией и долговечностью.
• Разработка нового программного обеспечения и инструментов проектирования: Разрабатывается новое программное обеспечение и инструменты проектирования, которые облегчают разработку и производство 3D-печатных имплантатов. Эти инструменты помогают повысить точность и эффективность процесса 3D-печати.

Часто используемые металлические порошки для 3D-печати имплантатов

Наиболее часто для 3D-печати имплантатов используются металлические порошки:

• Титановые сплавы: Титановые сплавы - наиболее часто используемые металлические порошки для 3D-печати имплантатов благодаря их превосходной биосовместимости, прочности и коррозионной стойкости. Среди часто используемых порошков титановых сплавов - Ti6Al4V, Ti5Al2.5Sn и Ti6Al7Nb.
• Кобальт-хромовые сплавы: Кобальт-хромовые сплавы - еще один широко используемый металлический порошок для 3D-печати имплантатов. Они обладают высокой прочностью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. Среди часто используемых порошков кобальто-хромовых сплавов - CoCrMo и CoCrWNi.
• Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь - экономически выгодный вариант для 3D-печатных имплантатов. Она обладает хорошей биосовместимостью, прочностью и коррозионной стойкостью. Среди часто используемых порошков нержавеющей стали - 316L и 22Cr13Ni5Mo.

Поставщики металлических порошков для 3D-печати имплантатов

Существует ряд поставщиков металлических порошков для 3D-печати имплантатов. К наиболее известным поставщикам относятся:

• MET3DP: Компания Met3DP производит широкий ассортимент высококачественных металлических порошков, оптимизированных для лазерного и электронно-лучевого порошкового наплавления. Портфолио компании включает инновационные сплавы, такие как TiNi, TiTa, TiAl, TiNbZr, CoCrMo, нержавеющие стали, сверхпрочные сплавы и многое другое.
• Arcam: Компания Arcam является ведущим поставщиком порошков титановых сплавов для 3D-печати.
• Материон: Компания Materion является ведущим поставщиком металлических порошков для 3D-печати, включая титановые сплавы, кобальто-хромовые сплавы и нержавеющую сталь.
• Хёганяс: Компания Höganäs является ведущим поставщиком металлических порошков для 3D-печати, в том числе из нержавеющей стали.
• Технология LPW: Компания LPW Technology является ведущим поставщиком металлических порошков для 3D-печати, включая титановые и кобальто-хромовые сплавы.

Преимущества металлических имплантатов, изготовленных методом 3D-печати

Металлические имплантаты, изготовленные методом 3D-печати, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными имплантатами, в том числе:

• Улучшенная посадка и точность: Напечатанные на 3D-принтере имплантаты могут быть адаптированы к анатомическим особенностям пациента, что позволяет улучшить прилегание и снизить риск осложнений.
• Снижение риска заражения: 3D-печатные имплантаты могут быть изготовлены в стерильной среде, что снижает риск заражения.
• Более быстрое время заживления: 3D-печатные имплантаты могут способствовать росту и заживлению костной ткани, что может привести к ускорению процесса заживления.
• Снижение стоимости: 3D-печатные имплантаты могут быть изготовлены с меньшими затратами, чем традиционные имплантаты, что может сделать их более доступными для пациентов.

Тематические исследования

Существует ряд тематических исследований, демонстрирующих преимущества металлических имплантатов, изготовленных методом 3D-печати, в ортопедии. Например, исследование, опубликованное в журнале Природная медицина Сообщается, что 3D-печатные имплантаты из титанового сплава были использованы для успешного лечения пациентов с тяжелыми деформациями позвоночника. Имплантаты были подобраны с учетом особенностей анатомии пациентов и смогли исправить деформации без необходимости проведения серьезной операции.

Другое исследование, опубликованное в журнале Ланцет, сообщили, что 3D-печатные имплантаты из кобальт-хромового сплава были использованы для успешного лечения пациентов с переломами бедра. Имплантаты смогли восстановить подвижность и качество жизни пациентов.

Заключение

3D-печать - быстро развивающаяся технология, способная произвести революцию в области медицины. В области ортопедии металлические имплантаты, напечатанные методом 3D-печати, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными имплантатами, включая улучшенную посадку и точность, снижение риска инфицирования, ускорение заживления и снижение стоимости. По мере развития технологии ожидается, что металлические имплантаты, изготовленные методом 3D-печати, будут играть все более важную роль в лечении ортопедических заболеваний.

Ссылки

• 3D-печать металлов для биомедицинских применений: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7061633/
• 3D-печать металлических имплантатов в ортопедической хирургии: Методы, применение и перспективы: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10480061/
• Последние достижения в области 3D-печати биоразлагаемых металлов для ортопедических применений: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37644461/