3D打印和新材料

新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料,具有比传统材料更为优异的性能。应用于医疗器械中正在研发、性能超群的材料,比传统材料拥有更优异的性能。

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唐都医院开展3D打印胸壁重建手术

来源:ZOL中关村在线 2018-04-23 13:02

 

3D打印聚醚醚酮(PEEK)这种高分子材料,已经开始植入人体了,你觉得惊讶吗?而且,还是充当好几根肋骨,用来保护人体内脏。近日,西安第四军医大学唐都医院胸腔外科决定采用3D打印技术对患者进行胸壁重建手术。手术组再次将一副技术制作的PEEK材料胸骨顺利植入一位胸骨肿瘤患者体内,PEEK材料是非常理想的非金属植入物替代材料,国内仅西安交通大学等少数几家单位掌握了PEEK材料的3D打印技术。

由于患者胸壁缺损范围巨大,如果使用3D打印钛合金胸肋骨,它的弹性模量和屈曲强度与真实的胸肋骨的差距很大,难以形成合理的梯度强度,由此产生的应力传导容易在特殊外力作用下损伤周围的正常器官。同时,钛合金材料在后期影像学检查中存在很大局限性,例如这些患者难以开展MRI检查,在CT检查中的伪影会产生强烈干扰等。一部分患者在钛合金置换部位产生感觉异常等症状。

唐都医院胸外科手术开放日3D打印PEEK胸骨置换手术展示

西安将3D打印PEEK材料肋骨成功植入人体

而聚醚醚酮(PEEK)是目前国际上先进的高分子植入材料,具有非常良好的生物相容性,同时耐热等级高、耐辐射、耐化学腐蚀,抗冲击性能和抗疲劳性能好。因此,PEEK材料是非常理想的非金属植入物替代材料,国内仅西安交通大学等少数几家单位掌握了PEEK材料的3D打印技术。

据了解,目前国内推出的高温3D打印机FUNMATHT就可以打印PEEK材料,这款设备有可以打印400℃高温喷头、恒温腔室,所以可以打印ABS、PC、尼龙,同时还支持PEEK、PEI(ULTEM)、PPSU等高温材料。因为PEEK打印过程中对环境温度与喷头温度要求非常高,所以必须要求机器具备一个恒温的环境,需要对腔体温度精细的控制。PEEK的材料热熔点在343℃左右,所以要求喷头温度必须达到350℃以上,并且在打印过程中保持这个温度。PEEK材料具有高于143℃的玻璃化温度,在超过250℃的高温下使用时,依旧可以表现出卓越的机械强度、韧性、硬度、弯曲强度和扭转强度。该材料还具有优异的耐化学性、极好的绝缘性和抗辐射性。另外,Peek材料自身具有UL94的防火等级。PEEK的突出特点使其能够适用于电子、航空航天、汽车、工业和机械行业的零部件制造。它还可以广泛应用于医疗领域。

唐都医院胸外科手术开放日3D打印PEEK胸骨置换手术展示

3D打印材料

3D打印PEEK肋骨具有多项优势:

1.PEEK肋骨的弹性模量和屈曲强度等与真实肋骨非常接近,从而避免了应力传导效应;

2.PEEK肋骨质量很轻,平均每根肋骨仅27克(切除的肋骨肿瘤重558克);

3.PEEK肋骨韧性非常好,既能保证缺损胸壁的支撑强度,又能使局部胸壁获得一定程度的活动度;

4.术后我们发现PEEK肋骨在X线片中不显影、在CT中弱显影,从而避免了影像学检查中的伪影干扰。(生物谷Bioon.com)

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