Медицинская Техника / №3, 2016 / с. 43-46

Применение аддитивных технологий для изготовления индивидуальных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титановых сплавов

А.А. Попович, В.Ш. Суфияров, И.А. Полозов, Е.В. Борисов, Д.В. Масайло, П.Н. Вопиловский, А.А. Шаронов, Р.М. Тихилов, А.В. Цыбин, А.Н. Коваленко, С.С. Билык

Аннотация

Аддитивные технологии, в частности селективное лазерное плавление (СЛП), позволяют изготавливать изделия сложной формы с использованием различных металлических материалов. Изготовление индивидуальных компонентов эндопротезов крупных суставов с применением цифровых технологий, а именно компьютерной томографии, трехмерного сканирования, трехмерной печати, и последующее изготовление протеза из титанового сплава с помощью СЛП позволяет учесть анатомические особенности больных, персонализировать импланты и тем самым улучшить результаты эндопротезирования. В настоящей статье показана возможность изготовления индивидуального компонента эндопротеза тазобедренного сустава с использованием порошка титанового сплава ВТ6 по данным компьютерной томографии пациента.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Анатолий Анатольевич Попович, д-р техн. наук, профессор, ФГАОУ ВО «СПбПУ», директор, Институт металлургии, машиностроения и транспорта,
Вадим Шамилевич Суфияров, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, ФГАОУ ВО «СПбПУ»,
Игорь Анатольевич Полозов, студент, инженер,
Евгений Владиславович Борисов, аспирант, научный сотрудник,
Дмитрий Валерьевич Масайло, ведущий инженер, ФГАОУ ВО «СПбПУ»,
Павел Николаевич Вопиловский, директор, НТК «Машиностроительные технологии», ФГАОУ ВО «СПбПУ»,
Антон Андреевич Шаронов, инженер, ФГАОУ ВО «СПбПУ»,
Рашид Муртузалиевич Тихилов, д-р мед. наук, профессор, директор,
Александр Владимирович Цыбин, канд. мед. наук, научный сотрудник,
Антон Николаевич Коваленко, канд. мед. наук, врач травматолог-ортопед, научный сотрудник,
Станислав Сергеевич Билык, врач травматолог-ортопед, лаборант-исследователь, ГБОУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, г. С.-Петербург,
e-mail: director@immet.spbstu.ru

Список литературы

1. Kurtz S. et al. Prevalence of primary and revision total hip and knee arthroplasty in the United States from 1990 through 2002 // The Journal of Bone & Joint Surgery. 2005. Vol. 87. № 7. РP. 1487-1497.
2. Pivec R. et al. Hip arthroplasty // The Lancet. 2012. Vol. 380. № 9855. РP. 1768-1777.
3. Herberts P., Malchau H. Long-term registration has improved the quality of hip replacement: A review of the Swedish THR Register comparing 160,000 cases // Acta Orthopaedica. 2000. Vol. 71. № 2. РP. 111-121.
4. Civinini R. et al. Acetabular revisions using a cementless oblong cup: Five to ten year results // International orthopaedics. 2008. Vol. 32. № 2. PP. 189-193.
5. Issack P.S. et al. Acetabular component revision in total hip arthroplasty. Part I: Cementless shells // American journal of orthopedics (Belle Mead, NJ). 2009. Vol. 38. № 10. PP. 509-514.
6. Uhlmann E. et al. Additive Manufacturing of Titanium Alloy for Aircraft Components // Procedia CIRP. 2015. Vol. 35. PP. 55-60.
7. Hallmann S. et al. Manufacturing of Medical Implants by Combination of Selective Laser Melting and Laser Ablation // Lasers in Manufacturing and Materials Processing. 2015. PP. 1-11.
8. Vandenbroucke B., Kruth J.P. Selective laser melting of biocompatible metals for rapid manufacturing of medical parts // Rapid Prototyping Journal. 2007. Vol. 13. № 4. PP. 196-203.
9. Sallica-Leva E. et al. Ductility improvement due to martensite α′ decomposition in porous Ti–6Al–4V parts produced by selective laser melting for orthopedic implants // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2016. Vol. 54. PP. 149-158.
10. Mercelis P., Kruth J.P. Residual stresses in selective laser sintering and selective laser melting // Rapid Prototyping Journal. 2006. Vol. 12. № 5. PP. 254-265.
11. Lutjering G., Williams J.C., Gysler A. Microstructure and mechanical properties of titanium alloys // Microstructure and Properties of Materials. 2000. Vol. 2. PP. 1-74.
12. Yadroitsev I., Krakhmalev P., Yadroitsava I. Selective laser melting of Ti6Al4V alloy for biomedical applications: Temperature monitoring and microstructural evolution // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 583. PP. 404-409.
13. Sun J., Yang Y., Wang D. Mechanical properties of a Ti6Al4V porous structure produced by selective laser melting // Materials & Design. 2013. Vol. 49. РP. 545-552.
14. Facchini L. et al. Ductility of a Ti-6Al-4V alloy produced by selective laser melting of prealloyed powders // Rapid Prototyping Journal. 2010. Vol. 16. № 6. PP. 450-459.
15. Sufiiarov V., Popovich A., Borisov E., Polozov I. Selective laser melting of titanium alloy and manufacturing of gas-turbine engine part blanks // Tsvetnye Metally. 2015. № 8. PP. 76-80.
16. Popovich A., Sufiiarov V., Borisov E., Polozov I. Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6AL-4V Manufactured by SLM // Key Engineering Materials. 2015. Vol. 651-653. PP. 677-682.
17. Warnke P.H. et al. Rapid prototyping: Porous titanium alloy scaffolds produced by selective laser melting for bone tissue engineering // Tissue engineering part c: Methods. 2008. Vol. 15. № 2. PP. 115-124.