ВВЕДЕНИЕ 3
АКТУАЛЬНОСТЬ 6
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1) Типы материалов 9
2) Типы Изделий и методов имплантации 15
3) Методы изготовления медицинских изделий для остеосинтеза 21
4) Аддитивные технологии 26
I. Световая технология печати 26
Стереолитографическая технология 26
Технология лазерного спекания 27
Ламинирование 28
II. Струйная технология печати 28
Fused Deposition Modeling (FDM) 28
Polyjet 29
III. Порошковая печать 29
Выбор технологии печати 32
5) Полигидроксиалканоаты 33
6) Моделлинг 36
Глава 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 42
Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И СУЖДЕНИЯ 44
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время процесс создания физической объёмной копии виртуальной модели значительно упрощен благодаря устройствам быстрого прототипирования, также известных как 3D-принтеры.
Аддитивная печать уже начинает играть важную роль в здравоохранении. По данным Grand View Research, к 2020 году объём рынка 3D печати связанной с медициной будет составлять 1.1 миллиарда долларов. Причиной этого всплеска является высокая вероятность использования 3D принтеров для создания протезов и имплантатов различной сложности уже в ближайшее время.
Особенностью полимеров класса полигидроксиалканоаты (ПГА) является возможность контроля разложения и контроля физических свойств материалов из них, при наличии подтвержденных биосовместимости и биоразрушаемости.
Целью работы является отработка техники аддитивной 3D печати прототипов костных имплантатов из полигидроксиалканоатов (ПГА) на основании данных компьютерной томографии.
Задачи:
1. Объединение комплекса программ по обработке данных компьютерной томографии, компьютерному моделированию и преобразованию в программный код 3Д принтера;
2. Получение прототипов некоторых костей опорного аппарата человека из стандартных ABS -полимеров для печати;
3. Отработать технологию 3Д печати моделей костей из полиэфирных материалов медицинского назначения.
4. Провести первичную оценку биологических свойств отпечатанных прототипов из полимеров.
Получение «синтетических костей» из биосовместимых и полностью биодеградируемых материалов для пациентов с учетом их индивидуальных анатомо-морфофункциональных особенностей является новым этапом в имплантологии и ортопедии. На данный момент в мире не имеется аналогичных имплантатов создаваемых по индивидуальным особенностям пациента, способных к индуцированию остеосинтеза, обладающих контролируемой и полной биодеградацией, продукты которой выводятся естественными путями, а так же полностью биосовместимы, так как материал является метаболитом.
3D прототипирование является очень перспективной технологией на сегодняшний день. Она позволяет в разы сокращать время и денежные затраты на производство объемных моделей, производство которых вручную не всегда возможно. Развитие 3D печати ощутимо сказывается на развитии различных технологий. Данная работа демонстрирует, как можно реализовать новое направление объединив регенертивную медицину и 3D печать. Я верю, новое десятилетие откроет нам новые возможности. Если говорить о разработках в медицине, уже сейчас мы можем воспроизводить структуры, заменяющие те или иные части организма, следующим этапом станет направленная тканевая регенерация. На данный момент имеется прототип из ABS и PLA пластиков собственной экструзии, напечатанный по томографическому снимку реального человека. На базе этих отработанных моделей так же напечатаны образцы из ПГА, проходящие на данный момент лабораторные исследования.
Данный метод идеально подходит для изготовления «штучных», индивидуальных конструкций и в то же время, он менее подходит для изготовления однотипных деталей в больших объёмах. Качество печати зависит напрямую от комплекса факторов: скорости печати и охлаждения материалов, температуры экструдера и платформы, вентилируемости области печати, а так же индивидуальные особенности материала печати и самой модели.
На текущий момент можно с уверенностью сказать, что возможно получить печатный имплантат практически любой кости в организме человека. Ограничением подхода может стать не возможность проведения КТ, искажения, вызванные присутствием у пациента металлических имплантов, некоторые особенности организма, не позволяющие получить качественное объёмное изображение костных структур (на пример остеопороз). В дальнейшем данная технология позволит людям а) делать «BackUp» своего скелета и случае необходимости используя эти данные воспроизводить имплантат, б) на основе среднестатистических данных восстанавливать структуру той или иной кости
