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自上世紀(jì)70年代英國發(fā)明peek材料至今,peek材料以優(yōu)異的性能受到很多高端制造業(yè)如航空航天、汽車制造、電子電氣有廣泛使用。在醫(yī)學(xué)內(nèi)植物上PEEK大俠雖然起步晚和金屬內(nèi)植物大哥相比還是有一些特殊招式的比如:
1、身輕如燕
peek材料一般只有每立方厘米1.3g和人體骨骼,密度相似
2、皮糙肉厚
PEEK材料也具有耐腐蝕,能應(yīng)對復(fù)雜人體化學(xué)環(huán)境的能力。
圖為:修復(fù)眼眶缺損的的代替骨骼的定制打印PEEK植入物
3、左右逢源:
peek材料的彈性模量和人體骨組織相當(dāng),可以更好的和左右鄰居協(xié)同工作,減少金屬常見的應(yīng)力遮擋現(xiàn)象。(應(yīng)力遮擋(Stress Shielding Effect),是指當(dāng)兩種或者多種具有不同剛度的材料共同承載外力時,具有剛度較高的材料將會承擔(dān)較多的載荷,而剛度較低的載荷則只需承載較低的載荷,從而低剛度的骨骼沒有很好的刺激,從而退化。)
圖為:髖關(guān)節(jié) 股骨頭金屬植入體長期植入后導(dǎo)致周邊骨組織密度降低退化現(xiàn)象產(chǎn)生
4、無影無蹤
金屬植入物在日后的影像學(xué)檢查中或多或少會存在CT或X光的金屬偽影,從而影響日后疾病的診斷。PEEK材料在X光和CT中由于原子核結(jié)構(gòu)問題,就從原理上避免這種現(xiàn)象。
圖為:GE開發(fā)的減低金屬偽影的技術(shù)
可以看到金屬偽影會干擾實(shí)際臨床判斷。雖然有降噪技術(shù)但和原生無偽影的PEEK材料相比還是多了很多麻煩和時間成本。PEEK植入體影像數(shù)據(jù),基本無干擾。
5、潤物無聲
PEEK材料有自潤滑性,這也是傳統(tǒng)金屬無法實(shí)現(xiàn)的能力,可以更好的用在人體關(guān)節(jié)這種經(jīng)?;瑒拥牟课?。
既然金坷垃……哦不!金庸大俠般的PEEK材料植入物這么好,那制造技術(shù)哪家強(qiáng)呢?雖然已經(jīng)有批量化注塑工藝的PEEK植入物已有出現(xiàn)。但是PEEK材料作為高分子材料的一員是很符合3D打印來加工,滿足越來越個性化的手術(shù)治療趨勢的。
目前主要有兩種工藝能加工PEEK材料:
圖為:已經(jīng)上市的2種PEEK植入體
1、FDM技術(shù)
以往peek有于熔點(diǎn)較高,對于FDM工藝較難以實(shí)現(xiàn),目前隨著技術(shù)進(jìn)步,這點(diǎn)被很多大學(xué)和廠商克服,雖然FDM成本較低,要求簡單,但是紋理感明顯、處理支撐和打印效率依舊是痛點(diǎn)。
2、SLS技術(shù)打印
自由SLS打印的SpineFab VBR 植入系統(tǒng)于2015年成為有史以來第一個通過美國FDA的批準(zhǔn)的3D打印植入物(領(lǐng)先于FDM),sls技術(shù)就一直活躍在醫(yī)療行業(yè)。SLS選擇激光燒結(jié)技術(shù)相比FDM技術(shù)是更為高端(隨之帶來的就是設(shè)備成本貴)的技術(shù),它加工效率高,后處理簡單,能更加快速送到病人手術(shù)中去。以前我們盈普課堂講到的SLS是非常適合加工高分子材料的。PEEK也是其中一種。主要原因是粉體燒結(jié)后,若能做到高回收率,對于成本控制是有很大幫助的。對于要求更高的更加專業(yè)內(nèi)植物領(lǐng)域sls peek材料的打印,前景會更加光明。為了順應(yīng)這個需求TPM3D將在明年推出sls使用PEEK醫(yī)用和工業(yè)材料和能加工高熔點(diǎn)的新機(jī)型。請大家敬請期待。
圖為:OsteoFab患者特異性頭顱設(shè)備,3Dsls 打印,基于PEEK聚合物
圖為:陜西聚高打印的PEEK植入物