增材金属3D打印机开始用于脊柱植入物生产

增材金属3D打印机开始用于脊柱植入物生产

2020-12-02 7

Tsunami Medical是脊柱植入物的先驱供应商,其在意大利摩德纳的工厂已开始运行由四个GE Additive Concept Laser AM系统,两个DMLM和两个Mlab组成的阵列。

增材制造

增材制造的脊柱植入物。图片由海啸医疗提供。


Tsunami Medical成立于1997年,位于意大利“生物医学谷”的摩德纳,早在2010年就开始将AM与选择性激光熔化(SLM)机一起用于设计和制造医疗植入物。作为在创新和生产过程中采用AM的前瞻性战略的一部分,海啸(Tsunami)在2015年购买了首批两台直接金属激光熔炼(DMLM)机器,此后一直引领着AM推动的椎间融合器和椎间融合器的创新。注入。


3d打印

笼子和融合系统–脊柱产品。图片由海啸医疗提供。


脊柱植入物,在这种情况下是与螺钉结合的笼子,通过减轻压力或为受椎管狭窄或其他退行性疾病影响的患者的脊柱提供矫正指导,基本上支持修复受损的脊柱。脊椎笼通常由PEEK塑料或钛制成,可提供微创解决方案,以恢复脊柱的活动性和强度,并为受伤或退行性疾病的患者改善患者的预后。Tsunami Medical专门从事这些脊柱植入物以及其他工具和仪器的支持,以支持外科医生成功完成脊柱外科手术。


传统制造的脊柱植入物有其缺点。钛植入物(笼和螺钉)的弹性远低于骨骼,因此其刚度会对骨骼结构和修复产生负面影响。具有高度生物相容性的PEEK植入物具有与骨骼相似的弹性和特性,并且是可塑的,不会在医学成像过程中引起任何问题。然而,PEEK植入物无法很好地整合到骨骼结构中,并且往往会从其在脊柱植入物中的预期位置移动。


通过将Concept Laser的LaserCUSING工艺应用于其脊柱植入物应用,Tsunami Medical能够解决钛和PEEK的局限性。为此,该公司3D用钛打印复杂的几何形状,其特征在于具有格子,孔或网状结构,以降低密度并提供与PEEK相似的弹性。而且,它们可以根据个体患者的解剖结构进行定制。由于不需要额外的涂层或主要的后处理,因此可以在一个生产步骤中完成。该公司开发了一种创新系统Giglio棘突间融合系统,该系统直接从AM机器开发出即用型植入物。


海啸医疗公司首席执行官兼创始人Stefano Caselli解释了AM在开发此类创新系统中的重要性:


“ [C]与世界各地的医疗保健专业人员进行协作和共享学习非常宝贵。他们的想法和对金属添加剂的持续热情使我们充满活力,并有助于影响和塑造我们未来的创新战略。DMLM帮助我们实现了我们所追求的准确性,复杂性和功能集成。与减少甚至消除了对典型后处理的需求相比,它还提供了出色的表面质量,反过来又提高了生产率。植入物以最佳的20个单位的打印周期从机器中出来,而无需支撑结构。它已经完全组装好了,除了最后的抛光不需要后期处理。如今,没有其他机器能够为我们提供这种性能。”


该公司还进行了创新,开发了新型的自展式椎间间隔器,“龙虾间隔器”(左下),该齿轮使用齿轮和螺钉机构调节可展开的机翼,并开发了一种椎间盘假体(右下),其中包括由双弹簧连接的两个壳体,作为单个印刷组件。

3d打印植入物

金属3d打印

图片由海啸医疗提供。


这两种创新都是由Concept Laser的LaserCUSING金属3D打印机实现的,该打印机提供了只有DMLM才能提供的所需精度,表面质量,复杂性,一步生产以及功能集成。不仅可以为每位患者定制植入物,还可以优化和设计植入物的结构,使其性能更接近实际骨骼。LaserCUSING还允许将高精度,小规模,功能性组件集成为单个组件,并且可以按需生产需要很少后处理的零件。


3D打印机

图片由海啸医疗提供。


Tsunami Medical已使用AM为全球客户生产了50,000多个组件。现在,它在现有的DMLM系统中增加了两个Concept Laser Mlab系统,将其机队扩展到了四个AM系统。


3d打印机

用于高级脊柱修复解决方案的Mlab系统。图片由海啸医疗提供。


这在医疗设备创新者中变得越来越普遍,因为Mlab系统使研究人员能够进行从设计到开发甚至是植入物或设备生产的内部控制,从而消除了对外包服务的需求,并加快了新产品的开发以及商业化。NexxtSpine,总部设在美国医疗器械公司,一直采用MLAB系统自2017年和今年两次更多的只是增加了其AM生产系统的舰队。这表明,在整形外科植入物和设备领域,从研发和概念开发到批量生产正在发生转变,随着产量的增加,创新者可以扩展到分销和商业化,可用于患者的制造。


去年,SmarTech的研究 “ 3D打印医疗植入物在骨科市场中的增材制造”估计,2018年全球增材骨科的总收入为5亿美元,其中OEM和合同制造商生产的增材10亿美元。该研究还表明,现成的添加剂植入物的平均生产成本从500美元下降到300美元,并指出“脊柱植入物等细分市场正以闪电般的速度被推进添加剂的生产,而关节的主要领域膝盖,臀部和肩膀的置换术正在稳步进行中”,AM在脊柱植入物部分的渗透率高达5%。预计在接下来的几年中,这一增长将很快,SmarTech估计,到2026年,整形外科和医疗植入物的增材制造的复合年增长率将达到29%。


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