通過金屬3D打印技術改善股骨柄假體植入后的松動問題

置換全髖關節(jié)或半髖關節(jié)植入物是治療老年股骨頸骨折等疾病的重要方法，已經大量運用在臨床治療中。然而隨著治療案例的增加，治療失敗的案例也逐漸增加，其中股骨柄假體的松動或下沉是導致治療失敗的原因之一。南極熊之前報道了國內幾例3d打印置換全髖關節(jié)或半髖關節(jié)植入手術，并且取得了成功。

因此如何降低股骨柄假體松動的風險，提升植入物的壽命，成為股骨柄假體的設計和制造中需要解決的問題。愛爾蘭國立大學生物力學研究中心和英國3T 公司針對金屬3D打印的優(yōu)勢，對股骨柄假體的設計進行了優(yōu)化，從提升假體固定效果的角度上來提升髖關節(jié)植入物的壽命和成功率。

表面孔隙+整體式的假體

愛爾蘭國立大學生物力學研究中心發(fā)現股骨柄假體的初次固定和手術植入后在人體內的二次固定不充分是導致股骨柄假體松動和失效的原因之一，對假體進行良好的初次固定和假體植入后的二次固定將提高髖關節(jié)植入物的壽命，減少患者因植入物失效而面臨的痛苦。

通常假體的初次固定依賴于假體表面涂層所產生的摩擦力，在一些病例中，摩擦不足導致了植入物的松動和失效。愛爾蘭國立大學生物力學研究中心希望通過優(yōu)化股骨柄假體表面結構來改善這個問題，同時選定了金屬3D打印技術作為假體及表面結構的制造方式。

這些工作是由愛爾蘭國立大學生物力學研究中心與3T 公司合作進行的，雙方共同發(fā)掘了金屬3D打印技術為假體設計和制造所帶來的特殊優(yōu)勢。雙方對髖關節(jié)股骨柄假體的設計進行了多次迭代，優(yōu)化了骨頭/植入物界面以及Ti6Al4V鈦合金材料增材制造的一致性。經過設計迭代的股骨柄假體表面擁有大量微孔結構，假體內部也擁有相互連接的孔隙結構。

3T 公司使用了EOS的DMLS金屬3D打印設備完成股骨柄假體的制造。值得注意的是，股骨柄假體的表面微孔結構不是通過假體加工之后的涂層來實現的，而是與假體同時金屬3D打印機制造出來的整體結構，這種結構除了有利于植入物的固定，還降低了總的制造成本。

愛爾蘭國立大學生物力學研究中心對3D打印的假體表面結構與常見的多孔鉭和等離子噴涂技術所制造的表面結構進行了摩擦力測試，測試的結果是，在正常壓力下，3D打印的假體表面結構提供橫向運動阻力高于其他兩種技術所實現的表面結構，其中相比多孔鉭表面最多高74%, 相比等離子噴涂涂層最多高246%，這意味著金屬3D打印技術的假體能夠提供更好的初次固定效果。假體內部所擁有的相互連接的孔隙結構則有利于人體自身骨細胞的長入，有利于植入物假體的二次固定。

據市場研究，憑借著在制造植入物復雜孔隙結構領域的優(yōu)勢，金屬3D打印技術在髖關節(jié)植入物制造領域的應用已經走向商業(yè)化，我國首個通過CFDA審批的3D打印植入物就是髖關節(jié)植入物中的髖臼杯。對于3D打印植入物感興趣的谷友可以關注2017中國國際骨科內植物與生物材料大會暨展覽會和2017中國國際骨科技術與成果展，全面了解植入物行業(yè)的最新進展，植入物材料、制造技術和應用等產業(yè)上下游信息，從而對3D打印植入物市場有進一步的理解。

2017中國國際骨科內植物與生物材料大會暨展覽會

BoneTec-China 2017「2017中國國際骨科內植物與生物材料展覽會」立足骨科生物材料全產業(yè)鏈，打造骨科生物材料領域的采購、互利合作、學習、交流的行業(yè)性展會，致力于發(fā)展成為中國骨科內植物與骨科生物材料領域從源頭到終端全產業(yè)鏈一站式采購平臺。BoneTec-China將在全球范圍內邀請參展企業(yè)與參觀觀眾，并提供一系列尊貴買家服務給符合條件的展會采購商，將為每一位參展企業(yè)與采購商提供拓展海外市場與了解全球行業(yè)前沿成果的絕好機會。BoneTec-China 2016 在拓寬買家采購途徑的同時，也為買家打造了一個與業(yè)內上下游會面、收集市場信息、產學研醫(yī)深度交流的一站式骨科生物材料貿易平臺。BoneTec-China 2017參展企業(yè)包括骨科生物材料基礎原材料、生物材料加工制備、骨科3D打印、表面處理、合同制造及骨科內植物等骨科生物材料全產業(yè)鏈。參觀群體來自骨科生物材料上下游企業(yè)，骨科研發(fā)機構與高校、臨床醫(yī)生、醫(yī)院代表、新聞媒體等。目前，BoneTec-China「中國國際骨科內植物與生物材料展會」每年吸引來自中國內地、香港、臺灣以及美國、英國、澳大利亞、日本、德國等多個國家和地區(qū)的參展商參加，不單是在中國具有影響力骨科生物材料展覽會，業(yè)內人士也十分認可其高度的專業(yè)性與影響力。同期多場高峰論壇，也增加了展會的技術內涵。

展會日期：
2017年4月21-22日 上海
開放時間（免費參觀）：
上午9:30至下午5:30

2017中國國際骨科技術與成果展
ORTHO-CHINA 立足骨科全產業(yè)鏈，致力于搭建產業(yè)鏈上下游資源互補的合作與貿易平臺，行業(yè)專業(yè)信息的集散平臺和行業(yè)學術、技術的交流平臺。ORTHO-CHINA 將在全球范圍內邀請參展企業(yè)與專業(yè)觀眾，為骨科領域產學研醫(yī)不同單位在不同發(fā)展階段尋找最合適的合作伙伴。

展會日期：
2017年4月21-22日 上海
開放時間（免費參觀）：
上午9:30至下午5:30

參考資料：
OsteoAnchor technology
Addictive Manufacturing Solutions for Imporved Medical Implants
髖關節(jié)置術后假體松動原因分析及假體設計構想

來源：3d科學谷