摘要：近年来,难熔金属研究的逐步深入,传统工艺难以满足制备难熔金属及其复杂结构的需求。鉴于难熔金属材料的高熔点和优异的高温力学性能,将其与选区激光熔化技术相结合,将为难熔金属的设计提供更大的空间与可加工性。本文对难熔金属材料的选区激光熔化技术进行了总结,按照材料分类,对钨合金、多孔钽、钼合金以及难熔高熵合金进行评述。因为选区激光熔化成型难熔金属过程对合金成分和加工参数等较敏感,故总结了这些因素对工艺控制和零件质量的影响。最后,归纳了当前研究的优势和不足,并对今后的发展趋势进行了展望。

摘要：目的研究多孔钽及多孔钛种植体对骨整合的影响。方法通过计算机辅助设计方法建模,采用3D打印技术制备两种微孔参数相同的多孔材料种植体:多孔钽及多孔钛。在24只新西兰大白兔双侧股骨外踝处建立骨缺损模型,每只动物左右侧缺损随机分组,分别用多孔钽(实验组)和多孔钛(对照组)种植体进行修复。种植体植入后2、4、8周取材,进行大体观察和亚甲基蓝-酸性品红染色,观测种植体和骨界面的骨整合情况,采用推出实验测试种植体-骨界面结合强度。结果术后2、4、8周,两组材料界面的新生骨组织逐渐增加,出现新生骨小梁并向材料孔隙内生长;两组的成骨情况及种植体-骨组织界面结合强度的差异无统计学意义(P>0.05)。结论 3D打印的多孔钽能与骨组织形成早期的生物结合,具有与多孔钛相当的骨整合能力。

摘要：目的总结个性化多孔钽假体设计的基本原则,以指导假体模型设计,减少设计风险,满足临床应用要求。方法从53例三维(3D)打印多孔钽植入假体的设计中,综合考虑假体(尺寸、力学性能)、骨组织(生物力学、力生物学特征)及钽材(密度、价格)的影响,总结多孔钽植入假体设计的基本原则。结果个性化3D打印多孔钽假体的设计需要满足“四性原则”,即假体解剖匹配性原则、假体安全性原则、骨组织受力有效性原则、骨组织安全性原则;并在满足“四性原则”的基础上进一步考虑假体成本最低化原则。按“四性原则”设计的多孔钽植入假体,经临床应用和随访(最长随访时间3年)发现,患者缺损部位功能恢复良好,无1例失败。结论“四性原则”可保障个性化多钽假体在临床应用上的有效性和安全性,结合成本最低化原则,则可进一步促进个性化多孔钽的临床应用。

摘要：人工膝关节置换术是治疗末期膝关节疾病的最有效方法之一,可有效减轻患者疼痛、恢复关节功能,提高患者生活质量。现有的骨科金属植入材料主要为模块化金属,如不锈钢、CoCr合金、钛合金等,这些材料皆存在摩擦腐蚀、应力遮挡等问题。更重要的问题是,不同患者骨缺损的形态千差万别,使用这些模块化金属垫块无法充分填充缺损骨结构,而采用传统的骨水泥技术进行填补则会因为骨水泥和螺钉把持力低而影响翻修效果。而根据患者CT影像数据设计,采用3D打印工艺制备的多孔钽金属假体具有高孔隙率、与骨适配的弹性模量、高表面摩擦系数等优点,这使人工关节翻修术成功率大大提高。本文对7种不同孔径、丝径的多孔钽金属标准件进行了力学压缩试验,得到了不同孔径、丝径下多孔钽金属件力学属性。然后运用专业医学影像处理软件MIMICS和逆向工程软件Geomagic为1名需翻修膝关节假体的患者三维重建了骨骼CAD模型,并依据CAD三维模型及人工关节翻修术临床技术,采用三维机械设计软件Siemens NX模拟假体安放位置并设计出患者个性化骨缺损垫块的实体模型。最后采用有限元仿真软件ABAQUS建立了假体垫块和患者胫骨的三维有限元模型,模拟和对比了植入假体后单脚及双脚站立时不同孔径、丝径的多孔钽膝关节假体的受力和变形情况。力学压缩试验结果显示:7个批次样品的弹性模量均在1~6 GPa范围内,在丝径保持不变情况下,随着孔径的增大,弹性模量逐渐减小;在孔径保持不变情况下,随着丝径的增大,弹性模量会逐渐增大。有限元仿真模拟结果显示:丝径600μm、孔径900μm假体植入后,假体最大应力值和骨最大应力值在7个批次中最小。正常站立情况下,假体最大应力为20.22 MPa,骨最大应力为28.26 MPa,根据该结果本文为患者优化设计出了丝径600μm、孔径900μm的个性化多孔钽膝关节植入假体垫块,为临床上多孔钽植入假体提供了参考数据。