Οι δομές πλέγματος εισαγωγής είναι κυτταρικά υλικά και έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή στον τομέα της μηχανικής των ιστών επειδή μπορούν να αναπαράγουν τη μορφολογία και τις μηχανικές ιδιότητες των φυσικών οστών. Οι βασικές παράμετροι σχεδιασμού, όπως το πορώδες, η επιφάνεια και το μέγεθος των πόρων, έχουν μεγάλη σημασία στην εξισορρόπηση της μηχανικής ακεραιότητας και της βιοσυμβατότητας. Ένα ιδανικό ικρίωμα οστών θα πρέπει να έχει τις ίδιες μηχανικές ιδιότητες με τα φυσικά οστά και τα ικριώματα MDFG που κατασκευάζονται από το LPBF καθιστούν αυτό το στόχο δυνατό. Η μελέτη αυτή αξιολόγησε συστηματικά τα ικριώματα MDFG που κατασκευάστηκαν από το LPBF (που καλύπτει διαφορετικούς τύπους δομών πλέγματος) για τον προσδιορισμό της εφαρμογής τους σε ορθοπεδικές εφαρμογές.
Υλικά και μέθοδοι Τα ικριώματα διαμορφώθηκαν χρησιμοποιώντας λογισμικό Ntopology. Ένας κύβος με μέγεθος μονάδας 20 mm ρυθμίστηκε και προστέθηκε ένα στρώμα στερεού όγκου για την προσομοίωση των φυσιολογικών συνθηκών φορτίου. Διαφορετικά μεγέθη μονάδων και σημεία σπόρων ρυθμίστηκαν για διαφορετικούς τύπους δομών πλέγματος για να δημιουργηθούν μια ελεγχόμενη κλίση πορώδους. Τα ικριώματα κατασκευάστηκαν με LPBF, πραγματοποιήθηκαν ρυθμίσεις εκτύπωσης και αφαιρέθηκαν δείγματα. Οι δοκιμές υψηλής κόπωσης (HCF) διεξήχθησαν υπό συμπίεση - συνθήκες φόρτωσης συμπίεσης και επιλέχθηκε ένα κατάλληλο κύτταρο φορτίου.
Αποτελέσματα Οι οιονεί δοκιμές στατικής συμπίεσης έδειξαν ότι οι δομές των γυροσκοπίων και των πρωτόγονων πλέγματος είχαν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες και οι καμπύλες μετατόπισης της δύναμης τους έδειξαν μια τυπική διαδικασία παραμόρφωσης τριών σταδίων. Οι προσομοιώσεις ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων παρείχαν μια σημαντική βάση για την κατανόηση της κατανομής του στρες κ.λπ. και τα αποτελέσματα προσομοίωσης ήταν ιδιαίτερα συνεπή με τα πειραματικά αποτελέσματα. Με τη σύγκριση της κόπωσης - αποτυχημένα δείγματα διαφορετικών ικριωμάτων, διαπιστώθηκε ότι το πλέγμα των κοπράνων είχε την καλύτερη συνολική απόδοση, η μακροπρόθεσμη απόδοση του πρωτόγονου πλέγματος ήταν καλύτερη από αυτή του πλέγματος Voronoi και το πλέγμα Kelvin είχε την πιο σταθερή αντοχή στην κόπωση.
Συμπεράσματα Τα ικριώματα MDFG, ειδικά οι δομές των γυριακών και των πρωτόγονων πλέγματος, εμφάνισαν εξαιρετικές μηχανικές και κόπωνες ιδιότητες και ήταν μια ιδανική επιλογή για φορτίο - που φέρουν ορθοπεδικά εμφυτεύματα. Οι προόδους στο σχεδιασμό ικριώματος βελτίωσαν τη κατανομή του στρες κ.λπ. και οι τεχνικές μετά την επεξεργασία ήταν ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να διερευνήσει τον ασθενή - συγκεκριμένη βελτιστοποίηση πλέγματος και σε μελέτες VIVO για να βελτιώσει περαιτέρω την απόδοση των ορθοπεδικών εμφυτευμάτων και το ποσοστό επιτυχίας των κλινικών εφαρμογών. Συμπερασματικά, τα ικριώματα MDFG TI6AL4V που κατασκευάζονται από το LPBF έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής στον τομέα των ορθοπεδικών εμφυτευμάτων. Μέσα από συνεχή έρευνα και βελτίωση, αναμένεται να παρέχει καλύτερες θεραπευτικές επιλογές για τους ασθενείς.