基于3D打印非金属产品及其材料的失效浅析

在使用3D打印技术[光固化立体成型技术(SLA)、熔融沉积成型技术(FDM)、面曝光技术(DLP)]设备与材料打印医疗模型、手术导板、齿科、康复辅具等过程中,发现应用过程存在材料失效、模型开裂变形等问题。在大量研究应用的基础上,现将产品应用、存在问题以及材料的影响因素作分析研究,并提供解决方式,为后续产品与材料的应用研究作参考。     

新型钩钢板在单足站立位下的生物力学研究

目的设计并研制针对髋臼方区骨折的钩钢板,与重建钢板对比进行单足站立位的生物力学实验。方法取成年防腐尸体5具。将同一骨盆的左右侧按随机数字表法分为实验组和对照组(每组5例),以期消除不同髋臼样本之间的外在影响因素。对标本造成相同的髋臼"T"型骨折,分别在同一标本两侧的髋臼四方区处给予髋臼方区钩钢板内固定(实验组)与重建钢板(3.5mm)+后柱螺钉内固定(对照组),进行生物力学实验,比较两类钢板在相同类型骨折固定中的生物力学稳定性。结果在200、400、500N载荷下实验组骨折端的最大位移与对照组比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论髋臼方区钩钢板能满足髋臼方区骨折内固定的稳定性要求,其力学性能安全、优越、可靠。与普通的前柱重建钢板+后柱拉力螺钉结构相比,其坚固及稳定性无明显差异。     

磷酸镁/PBS/小麦蛋白复合骨修复材料

采用共沉淀法合成磷酸镁, 将磷酸镁(MP)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和小麦蛋白(WP)进行复合, 制备出MP/PBS/WP复合骨修复材料。通过体外降解、生物活性以及细胞培养等实验对复合材料的理化性能及细胞相容性进行了研究。结果显示: MP/PBS/WP复合材料在Tris-HCl缓冲液中浸泡10 d后, 溶液pH从7.4上升至7.51, 浸泡12 w后, 其降解率达到58.43wt%; 复合材料在模拟体液中浸泡10 d后, 其表面形成磷灰石层; 复合材料能促进MC3T3-E1细胞的增殖与分化。结果表明: MP/PBS/WP复合材料具有优良的降解性、生物活性和细胞相容性, 有望成为一种新型骨修复材料。     

轴向微动接骨板固定股骨骨折的生物力学有限元分析

目的 通过有限元方法探讨轴向微动接骨板固定股骨骨折的生物力学特性,为新型骨植入物的研发和临床应用提供生物力学基础。方法 选取1名健康成年男性志愿者,行CT扫描后三维重建股骨模型及10mm骨折;构建1mm轴向微动接骨板,通过700N轴向、10N·m扭转、250N前后四点弯曲和250N内外四点弯曲4种工况有限元仿真,比较轴向微动接骨板和传统锁定接骨板的生物力学特性。结果 四种工况下,轴向微动接骨板应力均值均小于传统锁定接骨板(31.15MPa vs 46.51MPa, 12.92MPa vs 18.25MPa, 3.67MPa vs 4.23MPa, 4.51MPa vs 4.94MPa);微动接骨板疲劳寿命略小于锁定接骨板,但超出设计使用寿命34.7%;微动接骨板模型中螺钉平均应力小于锁定接骨板模型,且股骨应力最大值和平均值均小于锁定接骨板模型。结论 新型轴向微动接骨板具有更加仿生的生物力学性能,不但可以分散接骨板和螺钉结合处的应力集中,减少断钉风险,同时可以降低股骨所受应力,具有进一步开发的潜力。