分享︳3D打印PEEK材料在醫學上內植物的應用!

2019-03-24

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自上世紀70年代英國發明peek材料至今，peek材料以優異的性能受到很多高端制造業如航空航天、汽車制造、電子電氣有廣泛使用。在醫學內植物上PEEK大俠雖然起步晚和金屬內植物大哥相比還是有一些特殊招式的比如：

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

皮糙肉厚

PEEK材料也具有耐腐蝕，能應對復雜人體化學環境的能力。

圖為：修復眼眶缺損的的代替骨骼的定制打印PEEK植入物

左右逢源

peek材料的彈性模量和人體骨組織相當，可以更好的和左右鄰居協同工作，減少金屬常見的應力遮擋現象。（應力遮擋（Stress Shielding Effect），是指當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：髖關節股骨頭金屬植入體長期植入后導致周邊骨組織密度降低退化現象產生

無影無蹤

金屬植入物在日后的影像學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中由于原子核結構問題，就從原理上避免這種現象。

圖為：GE開發的減低金屬偽影的技術

可以看到金屬偽影會干擾實際臨床判斷。雖然有降噪技術但和原生無偽影的PEEK材料相比還是多了很多麻煩和時間成本。PEEK植入體影像數據，基本無干擾。

潤物無聲

PEEK材料有自潤滑性，這也是傳統金屬無法實現的能力，可以更好的用在人體關節這種經常滑動的部位。

既然金坷垃……哦不！金庸大俠般的PEEK材料植入物這么好，那制造技術哪家強呢？雖然已經有批量化注塑工藝的PEEK植入物已有出現。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治療趨勢的。

目前主要有兩種工藝能加工PEEK材料：

圖為：已經上市的2種PEEK植入體

FDM技術

以往peek有于熔點較高，對于FDM工藝較難以實現，目前隨著技術進步，這點被很多大學和廠商克服，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。

SLS技術打印

自由SLS打印的SpineFab VBR 植入系統于2015年成為有史以來第一個通過美國FDA的批準的3D打印植入物（領先于FDM），sls技術就一直活躍在醫療行業。SLS選擇激光燒結技術相比FDM技術是更為高端（隨之帶來的就是設備成本貴）的技術，它加工效率高，后處理簡單，能更加快速送到病人手術中去。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內植物領域sls peek材料的打印，前景會更加光明。為了順應這個需求TPM3D將在明年推出sls使用PEEK醫用和工業材料和能加工高熔點的新機型。請大家敬請期待。