三種3D打印髖臼杯產(chǎn)品的比較分析

來源：3D科學(xué)谷

2007年，意大利外科醫(yī)生在植入物制造商Lima與EBM 3D打印設(shè)備制造商Arcam 的協(xié)助下，植入了世界上首個(gè)3D打印髖臼杯-Delta-TT。發(fā)展至今，僅通過Arcam 3D打印設(shè)備制造的髖臼杯就已超過10萬個(gè)。在我國(guó)已獲得3D打印植入物醫(yī)療器械注冊(cè)證的兩家骨科植入物制造商，也分別擁有3D打印髖臼杯產(chǎn)品。3D打印髖臼杯產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化之路已打開。

基于粉末床熔融工藝的金屬3D打印技術(shù)能夠制造具有不同特征和復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)的髖臼杯植入物。無菌性松動(dòng)是髖關(guān)節(jié)翻修手術(shù)失敗的常見原因之一，3D打印髖臼杯的主要臨床原理或優(yōu)勢(shì)是，與傳統(tǒng)方式制造的髖臼杯相比提供增強(qiáng)的骨固定。

來自英國(guó)倫敦大學(xué)骨科學(xué)與肌肉骨骼科學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)，針對(duì)三種不同的3D打印鈦合金髖臼杯進(jìn)行了分析，為制造商和醫(yī)療器械監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供有助于構(gòu)建相關(guān)證據(jù)的研究方法。

評(píng)估外表面特性與內(nèi)部表面特征

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為Comparative analysis of current 3D printed acetabular titanium implants 的論文。論文中指出，目前現(xiàn)有3D打印髖臼杯植入物的研究限于早期至中期的臨床結(jié)果，而用于評(píng)估3D打印植入物的獨(dú)立分析方法較少。

此項(xiàng)研究比較了三種不同的3D打印鈦合金髖臼杯設(shè)計(jì)，研究目標(biāo)包括髖臼杯的外表面特性與評(píng)估內(nèi)部表面的特征。

研究中使用的三種3D打印髖臼杯。來源：link.springer.com

研究團(tuán)隊(duì)所對(duì)比的三種3D打印植入物為：

Delta TT（意大利,Lima Corporate,圖a）
Mpact 3D Metal（瑞士,Medacta,圖b）
Trident II Tritanium（美國(guó), Stryker,圖c）
以上3D打印植入物均為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，不是患者匹配型產(chǎn)品，打印材料均為Ti6Al4V粉末，其中Stryker的Trident II Tritanium 產(chǎn)品采用的3D打印技術(shù)為選區(qū)激光熔化，直徑54 mm，具有5個(gè)螺孔；其余兩種髖臼杯采用的3D打印技術(shù)為電子束熔融（EBM），直徑均為58 mm，分別具有3和17個(gè)螺孔。

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與杯壁測(cè)量參數(shù)。來源：link.springer.com

研究團(tuán)隊(duì)使用掃描電子顯微鏡（SEM）分析了3D打印髖臼杯的外表面，并使用微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro-CT）評(píng)估了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的臨床相關(guān)形態(tài)特征，還測(cè)量了與杯壁有關(guān)的尺寸（實(shí)心，晶格和總厚度），用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）和光學(xué)輪廓儀分析杯內(nèi)表面的圓度和粗糙度。

三種植入物micro-CT 結(jié)果。來源：link.springer.com

對(duì)3D打印髖臼杯植入物外表面的測(cè)量包括：多孔結(jié)構(gòu)孔隙率，孔大小，支柱厚度。

掃描電鏡顯示所有髖臼杯上的鈦珠均部分熔化，在Trident II上明顯較�。�27μm70μm，p <0.0001）。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比的三種植入物孔徑分布不同，Trident II，Delta TT和Mpact的中值分別為0.521、0.841和1.004 毫米。Trident II的多孔性（63％，p <0.0001）也明顯少于其他（Delta TT 72.3％，Mpact 76.4％），并顯示了杯壁最薄的點(diǎn)陣區(qū)域（1.038 mm，p <0.0001），而Mpact表現(xiàn)出較厚的實(shí)心區(qū)域（4.880 mm，p <0.0044）。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)杯的內(nèi)部表面具有相似的圓度和粗糙度。

有關(guān)此項(xiàng)研究的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考：https://link.springer.com/article/10.1186/s41205-019-0052-0