鈦合金因具有較高的比強度、良好的生物相容性以及耐腐蝕性等優(you) 點，在生物醫療領域有著廣泛的應用，常作為(wei) 骨科植入體(ti) 材料，其中，Ti6Al4V合金是最為(wei) 常用的一種鈦合金。然而致密 Ti6Al4V 合金彈性模量為(wei) 110GPa，遠高於(yu) 人體(ti) 骨彈性模量（0.02-20GPa)，植入人體(ti) 後會(hui) 產(chan) 生應力遮擋現象，導致骨吸收、皮質骨逐漸變薄，甚至發生植入體(ti) 鬆動。

多孔結構具有體(ti) 密度小、比表麵積大、能量吸收性好等特點，應用前景廣泛，近年來廣受國內(nei) 外學者的關(guan) 注。多孔鈦合金結合了鈦合金與(yu) 多孔結構優(you) 良的物理、化學特性，具有功能結構一體(ti) 化的特點，可用來模擬人體(ti) 骨小梁結構，達到降低致密鈦合金彈性模量的目的。對其支杆直徑和單元尺寸進行參數化設計可獲得所需的孔隙率與(yu) 孔徑，實現對力學性能的調控，可為(wei) 骨科疾病患者帶來福音。

增材製造技術又稱 3D 打印技術，是一種以離散、堆積為(wei) 基本原理，以數字化模型為(wei) 基礎的變革性技術，具有成型自由度高、成型速度快、成型件質量好等特點。根據成型工藝不同，金屬增材製造技術主要分為(wei) 激光選區熔化（SLM）技術、激光選區燒結（SLS）技術、電子束選區熔化（SEBM）技術、激光熔覆（LC）技術和電弧增材製造（WAAM）技術等。其中 SLM 技術和 SEBM 技術製造精度相對較高，在醫療領域常用於(yu) 成型多孔鈦合金。現階段，設計並製造出滿足力學性能、生物相容性要求的多孔鈦合金已成為(wei) 國內(nei) 外研究的熱點。

促骨長成性能研究

多孔結構與(yu) 人體(ti) 骨的微觀結構極為(wei) 相似，其孔隙為(wei) 細胞的黏附、擴散及分化等過程創造了條件，相互聯通的結構也有利於(yu) 氧氣與(yu) 營養(yang) 物質的循環，可很好地促進骨組織的生長。大量研究表明，多孔鈦合金的孔徑、孔隙率等幾何參數對其促骨長成能力有著重要的影響，但關(guan) 於(yu) 最優(you) 的幾何參數目前尚無統一的定論。

3 種孔徑的多孔鈦板和多孔圓柱

在植入體(ti) 中的應用

目前采用增材製造技術製備的多孔鈦合金植入體(ti) 在人體(ti) 不同部位的修複和置換中有著不同程度的研究與(yu) 應用，針對個(ge) 體(ti) 之間的差異性，多孔植入體(ti) 也逐漸向個(ge) 性化發展。

1、口腔頜麵植入體(ti)

在口腔頜麵外科方麵，增材製造技術在多孔種植體(ti) 、植入體(ti) 中的應用在總體(ti) 上仍處於(yu) 研究階段，國內(nei) 外相關(guan) 的動物試驗和臨(lin) 床研究相對較少，也尚無產(chan) 品通過食品藥品監督管理局的注冊(ce) 批準。但從(cong) 現有研究不難看出，其在口腔頜麵外科中具有良好的應用前景。

3 種個(ge) 性化多孔鈦合金種植體(ti)

個(ge) 性化多孔鈦合金下頜植入體(ti)

2、脊柱植入體(ti)

椎間融合器是治療脊柱疾病常用的植入體(ti) ，可恢複椎間盤高度並實現骨融合。目前國外已有多家公司，如美國 Stryker，Nexxt Spine 公司和德國 Joimax 公司等，其采用增材製造技術生產(chan) 的多孔鈦合金融合器產(chan) 品獲得了相關(guan) 部門的上市批準，並逐漸應用於(yu) 臨(lin) 床。在中國，北京大學第三骨科醫院劉忠軍(jun) 教授團隊與(yu) 北京愛康醫療公司走在了融合器研發的前列，其在 2016 年合作研製的增材製造多孔鈦合金融合器產(chan) 品獲得了國家食品藥品監督管理總局（China food and drug administration，CFDA）的注冊(ce) 批準。

多孔鈦合金椎間融合器

3、髖關(guan) 節植入體(ti)

全髖關(guan) 節置換術在股骨頭壞死、股骨頸骨折等疾病的治療中有著廣泛的應用，是開展最為(wei) 廣泛的人工關(guan) 節置換術之一，髖臼杯是常用的髖關(guan) 節植入體(ti) 。目前國外獲得注冊(ce) 批準的增材製造多孔鈦合金髖臼杯產(chan) 品相對較多，國內(nei) 北京愛康醫療公司和天津嘉思特醫療公司的產(chan) 品分別在 2015年和、2019 年獲得了 CFDA 的注冊(ce) 批準。

文章來源：鈦之家公眾(zhong) 號