【未来】改善植入物配合度 未来医学三维打印中的镍

    改善植入物配合度 未来医学三维打印中的镍

年长人士可能还记得上世纪70年代中期连续五季热播的美国电视剧《无敌金刚》。这部电视剧的主角是航天员史蒂夫·奥斯丁上校，他曾因车祸严重受伤。医生决定重造他的身体，让它变得“更好、更强、更快”。虽然这在当时只是科学幻想，但如今很多原先的电视观众都有了与史蒂夫·奥斯丁同样的经历：他们依靠人造身体部位改善了生活质量、减轻了痛苦并提高了活动能力。

增材制造是如何改善

髋部和关节配合度的

人造关节是这个领域中的优先项目。全世界共有数百万人进行了关节置换，实际上，仅美国每年就会进行100多万例髋关节和膝关节置换手术。这类人造关节要么完全由金属制成，要么含有大量金属。它们采用多种金属制造，包括不锈钢、镍合金和钛，在很大程度上是因为这些金属具有耐用性而且能耐受人体内的腐蚀。

到现在为止，这些部件一直是以标准尺寸的现货形式提供的，但这种情况很快就会改变。增材制造（am――在计算机上设计成品并三维打印的过程）有可能使每个关节完全适合每一位患者的个体需求。目前，科研人员正在这个方面开展大量的研究以改进这类植入物的设计、功能和成本效益。

这项新增材制造技术的主要优点是刺激骨骼的复杂性。让周围的骨骼接受外来植入物，需要制出具有一定孔隙度和质感的复杂结构。目前已有多项技术对此进行尝试，但任何一项技术都无法像增材制造一样实现这个目标。

三维打印支架的光明前景

镍基植入物的一个全新潜在领域即将诞生：血管医学和血管治疗。虽然很难获得全球统计数据，但仅美国每年就会进行50多万例支架植入。支架是一种金属制成的小型网状管，其作用是使冠状动脉敞开让血液通过。

在这个领域中，有50年历史的镍钛合金（unsn01555）展现出卓越的性能。镍钛合金具有很高的柔性和耐用性，能够维持一定的几何形状（称作“形状记忆”），而且强度重量比很高，实际证明是多种血管医疗应用（包括支架、瓣膜及其他器械）的理想材料。形状记忆性质具有特别价值，因为镍钛合金会自行扩张并适应血管的形状。

镍钛合金可能较难加工，而且很少公司能够成功地应对利用常规制造技术制造出成品的挑战。但随着增材制造的最终应用，这种情况即将发生变化，一些公司和研究机构正在集中研究镍钛合金在这个领域的应用。

目前，一些增材制造研究者能够利用聚合物开发出个性化支架。与现有医用支架相比，这类支架不太可能在血管内移动并引起相关并发症，具有更高的安全性。

一些公司还使用激光切割的镍钛合金支架，但迄今为止仍未能将增材制造技术运用于这个方面。不过，业界利用镍钛合金实现个性化支架的常规生产也许只是时间问题。

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