量身定制骨骼：测试3D打印人类股骨的生物力学行为

发表期刊：3D Printing in Medicine

论文标题：量身定制骨骼：测试3D打印人类股骨的生物力学行为（The biomechanical behavior of 3D printed human femoral bones based on generic and patient-specific geometries)

通讯作者：Dieter H. Pahr

第一作者：Katharina Nägl

DOI：10.1186/s41205-022-00162-8

发表日期：2022年11月23日

骨是一种高度复杂的复合材料，因此很难找到合适的用于病患特异性生物力学测试的人工替代品。尽管市面上有各种具有通用几何形状的人工骨可供选择，但这些骨骼与真实骨骼的生物力学不符，或者价格相当昂贵。

来源：Pixabay

在这项研究中，增材制造被用于生产人造股骨。这些工作是基于4种不同的市售股骨替代品和3种不同骨密度的人体骨骼CT图像来完成。这些模型是使用低成本的熔融沉积成型（FDM）3D打印机和PLA纤维进行3D打印。填充物的密度经过力学校准，并使用了不同的皮层厚度。对股骨近端进行了模拟站立的压缩试验，评估其有关极限力、弹簧刚度和断裂模式的生物力学行为，并与市面上的骨产品和尸体骨骼的结果进行比较。

在极限力和弹簧刚度方面，3D打印骨骼的力学行为比市面上的聚氨酯替代品更接近真实骨骼。此外，在人类股骨中观察到的极限力随着骨密度的增加而增加的现象也可以很好地在3D打印骨骼中复现。而且，观察到的3D骨骼骨折模式与在人类髋关节损伤中观察到的骨折模式相符。

总之，本文提出的方案涉及股骨强度测试，显示出3D打印骨骼是一个有前景的通用人造骨骼替代品的改良。此制造过程简单、廉价，而且可以为病患提供几何形状定制服务。

转自：“BMC科研永不止步”微信公众号

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