Giới thiệu Cấu trúc mạng là vật liệu tế bào và đã thu hút nhiều sự chú ý trong lĩnh vực kỹ thuật mô vì chúng có thể tái tạo hình thái và tính chất cơ học của xương tự nhiên. Các thông số thiết kế chính, chẳng hạn như độ xốp, diện tích bề mặt và kích thước lỗ rỗng, có ý nghĩa lớn trong việc cân bằng tính toàn vẹn cơ học và tính tương thích sinh học. Một giàn giáo xương lý tưởng nên có các tính chất cơ học giống như xương tự nhiên và giàn giáo MDFG được chế tạo bởi LPBF làm cho mục tiêu này có thể. Nghiên cứu này đã đánh giá một cách có hệ thống các giàn giáo MDFG được chế tạo bởi LPBF (bao gồm các loại cấu trúc mạng khác nhau) để xác định khả năng ứng dụng của chúng trong các ứng dụng chỉnh hình.
Vật liệu và phương pháp Các giàn giáo được mô hình hóa bằng phần mềm ntopology. Một khối lập phương có kích thước đơn vị là 20 mm đã được đặt và một lớp thể tích rắn được thêm vào để mô phỏng các điều kiện tải sinh lý. Các kích thước đơn vị và điểm hạt khác nhau được đặt cho các loại cấu trúc mạng khác nhau để tạo ra độ dốc độ xốp có thể kiểm soát được. Các giàn giáo được chế tạo bởi LPBF, cài đặt in được thực hiện và mẫu vật được lấy ra. Các thử nghiệm mệt mỏi chu kỳ (HCF) cao được thực hiện trong các điều kiện nén nén - và một tế bào tải thích hợp đã được chọn.
Kết quả Các xét nghiệm nén tĩnh - kiểm tra cho thấy các cấu trúc mạng gyroid và nguyên thủy có tính chất cơ học tuyệt vời, và các đường cong dịch chuyển lực của chúng cho thấy quá trình biến dạng ba giai đoạn điển hình. Các mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn cung cấp một cơ sở quan trọng để hiểu phân phối căng thẳng, v.v., và kết quả mô phỏng rất phù hợp với kết quả thử nghiệm. Bằng cách so sánh sự mệt mỏi - các mẫu vật thất bại của các giàn giáo khác nhau, người ta thấy rằng mạng gyroid có hiệu suất tổng thể tốt nhất, hiệu suất dài hạn của mạng lưới nguyên thủy tốt hơn so với mạng Voronoi và lưới Kelvin có điện trở mệt mỏi nhất.
Kết luận Các giàn giáo MDFG, đặc biệt là các cấu trúc mạng gyroid và nguyên thủy, thể hiện tính chất cơ học và mệt mỏi tuyệt vời và là một lựa chọn lý tưởng cho cấy ghép chỉnh hình. Những tiến bộ trong thiết kế giàn giáo cải thiện phân phối căng thẳng, v.v., và các kỹ thuật xử lý sau là rất quan trọng để cải thiện các tính chất cơ học. Nghiên cứu trong tương lai nên khám phá sự tối ưu hóa mạng tinh thể của bệnh nhân và các nghiên cứu vivo để cải thiện hơn nữa hiệu suất của cấy ghép chỉnh hình và tỷ lệ thành công của các ứng dụng lâm sàng. Tóm lại, giàn giáo MDFG Ti6AL4V được chế tạo bởi LPBF có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực cấy ghép chỉnh hình. Thông qua nghiên cứu và cải tiến liên tục, dự kiến sẽ cung cấp các lựa chọn điều trị tốt hơn cho bệnh nhân.