3D打印定制人體鈦合金骨骼制造專家李志疆，北醫(yī)三院脊椎移植，瑞典Arcam EBM

【南極熊深度技術分析】8月18日，央視報道了[視頻]3D打印定制人體骨骼。南極熊看了這個視頻，雞凍了老半天：3D打印大有可為啊。這所醫(yī)院是北大醫(yī)院第三醫(yī)院，3D打印定制人體鈦合金骨骼制造專家李志疆。在南極熊看來，3D打印定制人體鈦合金骨骼制造的步驟可以看做：通過CT或者MRI數(shù)據(jù)3D掃描人體骨骼，得到病變部位的三維數(shù)據(jù)→建立病變部位的取代模型→用金屬3D打印機打印出多孔的鈦合金移植骨骼→進行手術移植。其重點是建立骨骼模型和3D打印出來。

     電子束熔融快速成型技術（EBM RP）是一種新型金屬粉末快速成型技術，它具有精準、復雜成型的特點，已在航空航天、汽車和醫(yī)療植入器材等領域顯示獨特的應用優(yōu)勢,電子束熔融快速成型技術用于骨科植入物時表現(xiàn)出優(yōu)秀的產品性能、個性化定制能力，尤其是誘導骨長入能力。
    其中用到的3D打印機非常昂貴，南極熊在視頻中認出，這是來自美國一個廠商的機器。這個機器使用的是電子束熔融3D打印技術，并在全球范圍內屬于這個技術的領先者。它是來自的瑞典Arcam AB公司。
    瑞典Arcam AB公司發(fā)明了世界首臺利用電子束來熔融金屬粉末，并經(jīng)計算機輔助設計的精密鑄造成型機新設備。它能用于加工專為病人量身定做的植入手術所需的人工關節(jié)或其它精密部件等。該機器系利用電子束將鈦金屬的粉末在真空中加熱至熔融，并在計算機輔助設計下精確成型（如制成鈦膝關節(jié)、髖關節(jié)等等）。由于鈦粉末在真空中熔融并成型，故可避免在空氣中熔融所帶來的氧化缺陷等質量事故。
    此外，因該機采用了專利技術保護的計算機輔助設計軟件，故產品的幾何尺寸非常精確，而且可為每位病人量身定做特殊零件。現(xiàn)該機已在美國投入使用。
    Arcam提供了一個獨特的添加劑制造技術生產的全致密的金屬部件，電子束熔煉（EBM）。技術構建零件層金屬粉末層使用功能強大的電子束。工藝是在真空中進行的，一流的材質特性允許在高溫下，機械和化學。Arcam成立于1997年，上市納斯達克OMX斯德哥爾摩，瑞典。
     Arcam誕生以來，目標仍然是相同的：復雜零件的制造帶來革命性的藝術。技術的深入研究和發(fā)展的結果，具有廣泛的應用在醫(yī)療植入產業(yè)，航空航天和國防行業(yè)。除了工業(yè)應用的EBM;技術用于非�；钴S的學術研究也是一個平臺。
     Arcam的EBM機，輔助設備，軟件，粉末金屬，服務和培訓，以支持客戶提供了一個完整的產品組合。

    Arcam今天有大約80臺安裝在世界各地。該系統(tǒng)主要用于航空航天和植入應用。
EBM 3D打印人體骨骼更多的好處：

• 幾何的自由，允許特定病人的植入物
• 單步驟生產的的固體和多孔部分（骨小梁結）
• 固體和多孔質部結構之間的連續(xù)性
• 全多孔植入物（增強，楔子，輪子等等當中，塊等）
• 的可能性優(yōu)化生物靈活性，模擬骨的靈活性
• 無高溫過程中，可能會導致晶粒長大，需要獲得的骨小梁結
  

目前可用材料

• Ti6Al4V
• Ti6Al4V ELI
• 鈦粉 Commercially Pure, Grade 2
• CoCr, ASTM F75
  

研發(fā)中的材料

• Inconell – 718, 625
• Beryllium/AlBeMet
• GRCop-84
• TiAl
• MMC’s
• Stainless Steels - 316L, 17-4PH
• Gradient Materials
• Aluminium Alloys
  

從2007開始帶有小梁結構的髖臼杯通過CE認證 ， 從2010開始植入物通過FDA認證 ，超過30,000個杯進行植入，全球生產的具有高級多孔結構表面的杯25%是采用 EBM系統(tǒng)3D打印出來的。

在這個視頻中，北京愛康宜誠醫(yī)療器材股份有限公司的鈦合金骨骼制造專家李志疆也出現(xiàn)了。南極熊推測，這是由于這個醫(yī)療儀器公司購買了一臺電子束熔融3D打印機，幫醫(yī)生把骨骼打印出來。具體材料型號為鈦合金Ti6Al4V 骨科植入物。

李志疆在一篇論文中可以看到，金屬假體的孔隙率及彈性模量完全由設計決定，這事實上，EBM態(tài)Ti6Al4V力學性能已達到飛機鍛造水平，一些特性為骨科植入物的輕量化以及生物固定提供了原件的水平。凝固技術中晶粒細小的特征， 晶粒越細小產生的晶界Ti6Al4V是使用最為廣泛的鈦合金之一，也是骨科植 越多， 而晶界不但可以阻礙滑移還能夠阻礙裂紋的擴入物常用材料，有70年以上的臨床成功應用歷史，其 展，隨著晶界數(shù)量的增多，在每一晶界處的應力集中力學及生物學性能已得到廣泛的認可。 就更小。因此細化晶粒不僅可以提高金屬材料的強 EBM RP技術在金屬骨科植入物的應用始于對度，同時還可以提高其韌性.

事實上，3D打印鈦合金人體植入物，中國的研究已經(jīng)很久了，并且水平在全球來說都屬于領先。但是由于國家相關部門審批不通過，而不可以 應用于臨床應用，技術就只好憋著。令南極熊無可奈何的是，事實上，中國也還有其他很多科技研究成果，由于國家審核對新的東西很難接受，一般都是先看看國外弄得怎么樣，然后 再決定是否應用于國內，減少創(chuàng)新風險，就像很多人罵騰訊抄襲一樣，騰訊也是看到別人的一些模式可行了，然后就自己也做出來，難以承受創(chuàng)新失敗的風險，不過，好在騰訊近年來開始從內部開始不斷創(chuàng)新。中國的創(chuàng)新，相信也會逐漸開放。

歡迎與南極熊交流3D打印在醫(yī)療上的應用。

誰來當?shù)谝粋�小白鼠

話說可以直接做人骨
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