金屬所鈦合金3D打印技術(shù)研究取得進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室工程合金研究部與國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作，在鈦合金3D打印技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域取得階段性成果。其團(tuán)隊(duì)利用瑞典Arcam A1型電子束金屬熔融快速成型設(shè)備制備出具有多孔涂層的鈦合金骨盆假體、鎖骨假體及肩胛骨假體，所有假體在醫(yī)療臨床試驗(yàn)中均獲得良好效果，這種技術(shù)的應(yīng)用為未來(lái)醫(yī)療器械的“私人訂制”提供了可能。

金屬所與山東威高骨科材料有限公司合作設(shè)計(jì)制備出具有骨小梁結(jié)構(gòu)的多孔鈦合金頸椎融合器和腰椎融合器，該產(chǎn)品具有兼顧力學(xué)性能和生物相容性的特點(diǎn)，是一種治愈頸椎和腰椎疾病的理想產(chǎn)品，目前該產(chǎn)品已獲取國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)合格報(bào)告，相關(guān)的臨床實(shí)驗(yàn)正在開(kāi)展中。

3D打印是將三維CAD模型按設(shè)定厚度切片分層，將一個(gè)三維文件切分成若干具有一定厚度的二維圖形，將這些二維信息輸入控制計(jì)算機(jī)后，驅(qū)動(dòng)高能電子束按照規(guī)劃好的路徑掃描粉末床上的粉末，熔化粉末成為實(shí)體，重復(fù)這個(gè)過(guò)程來(lái)制造研究人員設(shè)計(jì)的復(fù)雜部件。

這一技術(shù)在骨腫瘤治療等骨科領(lǐng)域具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以針對(duì)不同患者的骨骼差異性為其量身定制最適合的替代物模型，利用3D打印技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)為患者快速制造出最合適的替代物，成本和制造周期均大幅降低，從數(shù)據(jù)采集、加工制造到手術(shù)植入患者體內(nèi)可以在三到四天內(nèi)完成全部工作，有效避免了傳統(tǒng)的骨骼替代物制造過(guò)程復(fù)雜、成本高、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、替代物與患者不匹配的風(fēng)險(xiǎn)。

3D打印技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于制造骨科醫(yī)療器械單位的批量生產(chǎn)也具有革命性意義，醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位在針對(duì)不同的骨科疾病時(shí)，可以同時(shí)設(shè)計(jì)多個(gè)產(chǎn)品方案，利用3D打印機(jī)一次性制備所有設(shè)計(jì)的醫(yī)療器械，加快成果轉(zhuǎn)化速度，更快速地將產(chǎn)品投入市場(chǎng)。

金屬所工程合金部研究人員已在鈦合金電子束金屬熔融快速成型方面做了大量研究工作，掌握了鈦合金3D打印加工的工藝特點(diǎn)，并對(duì)鈦合金3D產(chǎn)品的組織性能等開(kāi)展了大量研究。相關(guān)研究成果在Acta Mater.、Acta Biomater.、J. Mech. Behav. Biomed. Mater.等雜志上發(fā)表論文10余篇，申請(qǐng)發(fā)明專利4項(xiàng)，有效保證了醫(yī)療3D產(chǎn)品的功能性和安全性。

隨著鈦合金3D打印技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)對(duì)其產(chǎn)生了濃厚的興趣，并對(duì)此技術(shù)投入大量的人員和資金，目前已有多家醫(yī)院和醫(yī)療產(chǎn)品企業(yè)與金屬所達(dá)成初步的合作意向，其中已有產(chǎn)品進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。隨著3D打印鈦合金技術(shù)的逐步推廣和認(rèn)可，未來(lái)這一技術(shù)一定能創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

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