ข้อดีของคุณสมบัติของวัสดุ UHMWPE
โพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ (UHMWPE) มีน้ำหนักโมเลกุลโดยปกติอยู่ระหว่าง 3 ล้านถึง 6 ล้าน และมีความต้านทานการสึกหรอสูงมาก ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม ในการใช้งานข้อต่อเทียม อัตราการสึกหรอของ UHMWPE นั้นมีลำดับความสำคัญต่ำกว่าโพลีเอทิลีนทั่วไป ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอวัยวะเทียมได้อย่างมาก โครงสร้างสายโซ่โมเลกุลช่วยให้วัสดุทนทานต่อแรงกระแทกและต้านทานความล้าได้ดีเยี่ยม ช่วยให้ทนทานต่อการรับน้ำหนักซ้ำๆ ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของมนุษย์ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ UHMWPE เป็นตัวเลือกแรกสำหรับวัสดุซับในสำหรับการเปลี่ยนข้อต่อรับน้ำหนัก เช่น ข้อสะโพกและข้อเข่า
การเปรียบเทียบระหว่างการประมวลผลแบบดั้งเดิมกับการพิมพ์ 3D
การผลิตขาเทียม UHMWPE แบบดั้งเดิมส่วนใหญ่จะใช้วิธีการอัดขึ้นรูปและการตัดเฉือน กระบวนการนี้ซับซ้อน อัตราการใช้วัสดุต่ำ และเป็นการยากที่จะบรรลุการปรับแต่งเฉพาะบุคคล เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติได้นำการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญมาสู่การผลิตขาเทียม UHMWPE ซึ่งสามารถปรับแต่งรูปทรงของขาเทียมตามข้อมูลทางกายวิภาคของผู้ป่วยเพื่อให้ได้การจับคู่ที่แม่นยำ การเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLS) และการสร้างแบบจำลองการสะสมตัวแบบหลอมรวม (FDM) เป็นเส้นทางทางเทคนิคหลักสองเส้นทาง ซึ่งแต่ละเส้นทางมีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป SLS สามารถสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนที่ซับซ้อนซึ่งเอื้อต่อการงอกของกระดูก อุปกรณ์ FDM มีต้นทุนต่ำและใช้งานง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วทางคลินิก
การปรับพารามิเตอร์กระบวนการพิมพ์ให้เหมาะสม
น้ำหนักโมเลกุลที่สูงมากของ UHMWPE ส่งผลให้เกิดความหนืดหลอมเหลวที่สูงมาก ซึ่งนำความท้าทายที่ไม่เหมือนใครมาสู่การพิมพ์ 3 มิติ พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น กำลังเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน และอุณหภูมิการอุ่นผงสี จำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพและข้อบกพร่องของวัสดุ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการควบคุมอุณหภูมิของผงแป้งใกล้กับจุดหลอมเหลว (ประมาณ 135-140°C) สามารถลดการหดตัวและการบิดเบี้ยวของการเผาผนึกได้ การเลือกความหนาของชั้นและระยะห่างในการสแกนจำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการพิมพ์และคุณภาพพื้นผิว สำหรับกระบวนการ FDM อุณหภูมิของหัวฉีดมักจะตั้งไว้ที่ 240-260°C และใช้โครงสร้างช่องการไหลที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อลดความเครียดจากแรงเฉือน
ขั้นตอนหลังการประมวลผลและการปรับเปลี่ยนพื้นผิว
ชิ้นส่วน UHMWPE ที่พิมพ์แล้วจำเป็นต้องมีขั้นตอนหลังการประมวลผลที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อนสามารถขจัดรูขุมขนภายในและปรับปรุงความหนาแน่นและความแข็งแรงทางกล การขัดพื้นผิวช่วยลดความหยาบและลดการเกิดอนุภาคการสึกหรอหลังจากการฝัง เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวขั้นสูง เช่น การทำให้วิตามินอีมีขึ้นและการบำบัดด้วยพลาสมา สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในการต้านอนุมูลอิสระและกิจกรรมทางชีวภาพของ UHMWPE ได้ดียิ่งขึ้น กระบวนการเชื่อมโยงข้ามช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอได้อย่างมาก แต่ต้องมีความสมดุลระหว่างระดับของการเชื่อมโยงข้ามและความเหนียวของวัสดุ
การตรวจสอบความถูกต้องทางคลินิกและการพิจารณาด้านกฎระเบียบ
การใช้งานทางการแพทย์จำเป็นต้องมีการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ชุดมาตรฐาน ISO 5834 ระบุข้อกำหนดด้านวัสดุและวิธีการทดสอบสำหรับ UHMWPE สำหรับการปลูกถ่ายศัลยกรรม ชิ้นส่วนที่พิมพ์จะต้องผ่านการทดสอบคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุม การประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และการตรวจสอบการฆ่าเชื้อ ข้อมูลการติดตามผลทางคลินิกในระยะยาวมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการแสดงความปลอดภัยและประสิทธิภาพ ปัจจุบัน การใช้งานทางคลินิกของขาเทียม UHMWPE ที่ผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และจำเป็นต้องมีการวิจัยอย่างเป็นระบบมากขึ้นในด้านเทคโนโลยีวัสดุ ข้อกำหนดการออกแบบ และการประเมินทางคลินิกเพื่อส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงทางคลินิกของเทคโนโลยี
ส่งโมเดล แบบแปลน รูปภาพ หรือบันทึกเป็นลายลักษณ์อักษร วิศวกรจะตรวจสอบวัสดุ กระบวนการ การตกแต่ง และการส่งมอบตามการใช้งานจริง