2020年11月13日
来自Skoltech设计，制造和材料（CDMM）的科学家开发了一种设计和制造具有可控多孔结构的复杂形状的陶瓷骨植入物的方法，这主要提高亚博网站下载组织融合效率。他们的研究发表在期刊上应用科学亚博老虎机网登录。
骨植入物。图片信用：Pavel Odinev / Skoltech
陶瓷材料耐化学品亚博网站下载，机械应力和磨损，这使得它们适合骨植入物，这是由于先进的3D打印技术定制。各种多孔结构用于确保植入物周围有效的细胞生长。
对于组织融合更有效，孔的尺寸应具有数百微米的尺寸，而植入物可以比孔径大的几个数量级。在现实生活中，具有特定多孔结构的植入物应在非常短的时间框架中定制设计。由于植入物的复杂内部结构，常规几何建模在这里限于其表面不起作用。
亚历山大航空教授领导的Skoltech科学家使用由另一个Skoltech教授亚历山大Pasko开发的功能表示（FREP）方法建模了植入物。“微观结构的FREP建模具有丰富的优势，”评论Evgenii Maltsev是Skoltech的研究科学家和本文的共同作者。“首先，FRep建模总是保证得到的模型是正确的，而不是传统的CAD系统中的多边形表示，因为在CAD系统中，模型可能有裂缝或脱节的面。其次，它确保了产生的微观结构的完整参数化，因此，在快速生成可变3D模型方面具有很高的灵活性。第三，它为建模各种网格结构提供了多样化的工具。”
在他们的研究中，科学家们使用FRep方法设计了圆柱形植入物和立方体金刚石细胞来模拟细胞的微观结构。CDMM的增材制造实验室根据他们的设计3d打印了陶瓷植入体，并在轴向压缩下测试了它们。
有趣的是，新方法使得能够改变多孔结构，以便产生不同密度的植入物，以适应患者的个人需求。