3D-принтеры от Intamsys открывают новые возможности по установке имплантатов из PEEK

Применение полиэфирэфиркетона (PEEK) в 3D-печати заменителей твердых тканей человека в последние годы привлекает большое внимание. Обладая превосходной биосовместимостью и химической стабильностью, а также плотностью и механическими свойствами, близкими к свойствам человеческой кости, PEEK является идеальной альтернативой металлам в производстве костных имплантатов для ортопедических, спинальных, черепно-челюстно-лицевых и других хирургических операций.

В сочетании с технологией 3D-печати ожидается широкое применение PEEK в области ортопедических имплантатов. Один из примеров — совместный проект компании Intamsys и госпиталя Медицинского университета ВВС КНР.

Операция по восстановлению черепа

Традиционно для устранения повреждений или заполнения пустот в черепных коробках используются титановые сетки, однако медицинское сообщество постоянно ищет новые материалы, способствующие улучшению результатов хирургических вмешательств и послеоперационного опыта пациентов.

У пациента госпиталя Медицинского университета ВВС КНР обнаружили опухоль, для восстановления поврежденного участка требовался черепной имплантат. Хирурги смоделировали в системе автоматизированного проектирования имплантат на основе данных компьютерной томографии, получив персонифицированное изделие, соответствующее особенностям индивидуальной анатомии.

«Заплатка» для черепа из PEEK

Имплантат изготовили на 3D-принтере от Intamsys по технологии экструзионной 3D-печати (FDM) с использованием конструкционного термопласта полиэфирэфиркетона (PEEK), после чего хирурги успешно восстановили поврежденный участок черепа. Послеоперационное обследование показало, что имплантат идеально подошел к поврежденному участку. Пациент полностью восстановился.

Применение PEEK в аддитивном производстве имплантатов

В 2018 году отделение урологии госпиталя Медицинского университета ВВС КНР провело первую в мире операцию по лечению синдрома Щелкунчика с помощью технологий 3D-печати. В этом случае опять-таки использовался имплантат из PEEK, изготовленный университетским центром аддитивных технологий.

3D-печатный имплантат из PEEK для лечения синдрома Щелкунчика

Центр аддитивных технологий Медицинского университета ВВС КНР также принял участие в нескольких операциях по замене грудных ребер, тоже используя полиэфирэфиркетон и аддитивное оборудование от Intamsys. В общей сложности госпиталь провел уже сотни успешных операций с использованием 3D-печатных из полиэфирэфиркетона.

3D-печатный реберный имплантат из полиэфирэфиркетона, изготовленный на 3D-принтере Intamsys Funmat Pro 610

По мере перехода к индивидуальной медицине 3D-печать играет растущую роль, позволяя создавать персонифицированные эндопротезы или небольшие партии серийных изделий из биосовместимых материалов, таких как полиэфирэфиркетон. 

Экструзионная 3D-печать полимерами (FDM/FFF) — более экономичный и эффективный подход к мелкосерийному производству в сравнении с традиционными методами. Использование аддитивных технологий также позволяет улучшать биоактивность на конструкционном уровне за счет взаимосвязанных, интегрированных пористых структур, способствующих остеоинтеграции, то есть сращиванию с натуральными костными тканями. Модуль упругости при этом близок к показателям настоящих костных тканей, а моделирование на основе рентгеновских снимков обеспечивает высокую геометрическую и размерную точность.

Требования к 3D-печати PEEK по технологии FDM/FFF

Необходимое условие коммерческого применения 3D-печатных медицинских имплантатов из PEEK — наличие соответствующего технологического оборудования, обеспечивающего стабильные результаты при работе с очень способным, но прихотливым полимером. Ввиду высокой температуры плавления для 3D-печати полиэфирэфиркетоном требуются аддитивные системы с регулируемыми термостатированными камерами, позволяющими осуществлять отжиг и медленное охлаждение с оптимальной рекристаллизацией термопласта и минимальными остаточными механическими напряжениями. Нагрев камеры в процессе укладки также способствует когезии слоев, тем самым повышая прочность получаемых изделий на разрыв. В случае с PEEK в процессе 3D-печати необходимо поддерживать фоновые температуры в диапазоне 150-250°C.

Этому требованию соответствует промышленный 3D-принтер Intamsys Funmat Pro 610HT, оснащенный закрытой камерой с активной регулировкой фоновой температуры в диапазоне от комнатной до 300°C. Работа нагревателей столика и камеры синхронизирована, а сама камера оснащен теплоизоляцией для снижения тепловых потерь. По достижении заданного значения температура внутри камеры регулируется с отклонениями не более двух с половиной процентов.

Благодаря отличным высокотемпературным характеристикам 3D-принтеры Intamsys Funmat Pro 610HT используются в аддитивном производстве изделий из тугоплавких конструкционных термопластов, в том числе полиэфирэфиркетона (PEEK), полиэфиримида (PEI) и полифениленсульфона (PPSU). Возможности оборудования также позволяют печатать крупногабаритные изделия размером до 610x508x508 мм.

В отличие от обычных 3D-принтеров, оснащенных только подогреваемыми столиками, Funmat Pro 610HT с термостатированной камерой обеспечивает более высокое схватывание слоев между собой и с рабочей поверхностью, а также равномерный прогрев материала в процессе 3D-печати, что снижает риски деформаций и растрескивания из-за термоусадки, особенно при 3D-печати крупногабаритных изделий.

Индивидуально проектируемые 3D-печатные имплантаты — более точная и эффективная альтернатива стандартным эндопротезам, способствующая полному восстановлению пациентов. Кроме того, технологии 3D-печати продолжают способствовать появлению инноваций в других областях медицины, таких как производство протезов. Мы уверены, что благодаря аддитивным технологиям медицинский мир будущего станет свидетелем практически безграничных возможностей.

Дистрибьютором 3D-принтеров Intamsys на территории России и стран СНГ выступает компания Z-axis.

Получить подробную информацию и консультацию можно на официальном сайте. 

Реклама. ООО "ЗЭТ АКСИС". ИНН: 7704477392