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金属3D打印在微型精密心脏手术器械设计与制造中的应用

更新时间  2021-10-28 01:33 阅读
本文摘要:在心脏微创手术中,医生必须用于一些微小、仪器的手术器械。但这类手术器械的不存在生产可玩性很高,研发周期长且研发成本高昂等问题。此外,在用于传统的生产技术的情况下,医疗器械企业很难在手术器械的设计上展开突破。 面临这些问题,英国Sutrue公司利用金属3D打印机技术,在手术器械的设计上展开了优化。本期,将Sutrue3D打印机心脏手术器械的应用于案例与网友展开共享,让我们借以来理解一下3D打印机尤其是金属3D打印机技术在微型手术医疗器械生产领域的应用于潜力。

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在心脏微创手术中,医生必须用于一些微小、仪器的手术器械。但这类手术器械的不存在生产可玩性很高,研发周期长且研发成本高昂等问题。此外,在用于传统的生产技术的情况下,医疗器械企业很难在手术器械的设计上展开突破。

面临这些问题,英国Sutrue公司利用金属3D打印机技术,在手术器械的设计上展开了优化。本期,将Sutrue3D打印机心脏手术器械的应用于案例与网友展开共享,让我们借以来理解一下3D打印机尤其是金属3D打印机技术在微型手术医疗器械生产领域的应用于潜力。提高设计空间与手术器械性能Sutrue公司创始人和英国皇家Brompton医院的心脏专家RichardTrimlett合作扩展了金属3D打印机技术在微创心脏手术穿孔器和心脏稳定器生产中的应用于。

多年来手术的穿孔一直沿袭着传统的方式,每年全球大约有24万名医生在展开手术的过程中被穿孔针刺伤,不仅如此,传统的穿孔方式对个人经验的依赖性低。Suture公司设计了一种自动心脏手术穿孔器,用于医生可以较慢而精准的对伤口展开穿孔,延长手术的时间。

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同时,由于较好的穿孔效果,不利于患者更加慢完全恢复。这款穿孔器十分的微小,用作心脏内窥镜手术,在手术时穿孔器将穿越一个像饮水瓶口一样粗的管子,并移动到登录方位,其头部可以灵活性转动,以便抵达任何所需的方位。在展开穿孔时,针头柔和而精准的转动。需要构建这些如此细致的功能,归功于穿孔器械中简单的微型齿轮零件。

而这些简单、微小而仪器的齿轮正是Suture公司通过粉末床激光熔融金属3D打印机设备生产的。齿轮上的齿长度仅有为0.4mm。在一次3D打印机中,可以同时打印机数百个这样的微型齿轮,明确数量与打印机尺寸有关,例如,Sutrue公司用于的ConceptLaserMlabCusing200R设备,最少可同时打印机600个。Sutrue使用的打印机材料是316L不锈钢,打印机已完成后没展开精加工。

这种创意的设计对于心脏外科医生来说需要展开较慢而精准的穿孔,每个针迹都可超过可反复的精度,穿孔速度可超过针头每秒钟转动3次。这意味著手术的时间将更进一步延长,而手术时间增加有助减少手术风险。

Sutrue公司还针对心脏手术中中用的心脏稳定器展开了设计优化。心脏稳定器是心脏不时跳跃冠脉脑瘤手术的关键器械之一,在体外循环心脏手术中,医生必须用于心脏稳定器展开介入。RichardTrimlett医生回应,在手术中,医生必须在跳动的心脏上展开手术化疗,在开胸手术中,医生可以用于较为大的稳定器,但是在微创手术中,医生必须中用微小的稳定器。针对临床医生的市场需求,设计团队开始探寻如何设计一个充足微小的稳定器,以及如何设计与生产自定义简化的微型心脏稳定器。

设计优化后的稳定器由3D打印机技术分为两个部分生产,一部分是塑料材质的,由SLS选择性激光工件3D打印机设备生产,另一部分是金属的,由粉末床激光熔融3D打印机设备生产。外科医生在用于时将稳定器松开到必须维持介入的区域。心脏稳定器的设计研发过程在三个月之内即已完成了,在研发中用于3D打印机技术展开较慢生产,使研发速度明显提高。

Suture公司回应,研发成本大约1.5万英镑,而如果使用传统生产方式,类似于的研发项目必须花费上百万英镑的成本。RichardTrimlett医生车站在医疗效果的角度上,指出经过优化设计的3D打印机手术器械使患者必要获益,患者的康复时间从术后平均值6个月延长至3到4周。Sutrue公司展开手术器械研发领域有数多达10年的经验,在研发中用于增材生产/3D打印机技术有数7年的历史。

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对于Sutrue的研发团队来说,增材生产技术的意义不仅在于研发阶段需要较慢生产出有产品原型,还在于该技术需要生产出有非常复杂的几何形状,还包括那些十分微小并具备高性能和功能精度的手术器械,这些器械往往是被外科医生所必须,但是通过以往的技术没生产出来的。除此之外,Sutrue的团队在设计时可以尝试更进一步增加手术器械的零件数量,探寻整体的、功能集成式的产品,这些设计方案在生产和装配中不会节省一定的成本。Sutrue的下一个目标是通过金属3D打印机技术构建心脏泵的设计优化,他们将使这个器械显得更为微小。Review增材生产技术在生产简单、微型手术器械领域的应用于潜力已渐渐为手术器械生产用户所挖出,据理解,美国DanaMedInc公司也曾展开了类似于的探寻。

DanaMed对膝关节前交叉韧带(ACL)手术器械展开了设计优化,并用于金属3D打印机设备生产器械中的韧带导向器,导向器顶端尺寸分成5.5毫米和7.7毫米两种型号,打印机材质不解加工材料镍合金(Inconel718)。这也是一种简单几何结构,尺寸微小的器械。

金属3D打印机技术的用于给手术器械的仿生设计优化带给了更大空间,设计师需要尝试通过以往的生产技术无法构建的设计。未来,否有更加多微型的手术器械可以通过金属3D打印机技术构建设计上的突破和产品性能的提高?让我们拭目以待。


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