动画揭示：髋臼杯的机械加工、3D打印及植入过程
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髋臼杯是3D打印在医疗领域极具代表性的应用，也是目前国内仅有的3个取得3D打印骨科植入物医疗器械注册证的产品之一，在3D打印业界极具盛名，广为所知。然而包括笔者在内的很多人并不清楚髋臼杯的传统制造过程、各部分的作用以及它的安装方法。本期，我们通过视频和动画来了解髋臼杯的传统和现代加工方式并对它所涉及的结构、生物性能进行阐释。
1. 髋臼杯的传统机加过程
CNC加工髋臼杯
髋臼杯由钛或钴铬合金外壳和超高分子量聚乙烯衬垫组成，对精度要求极高。这些组件的形状极其复杂，传统机加过程中需要使用定制的夹具；组件的壁厚很薄，必须严格控制加工过程中的振动。为了高效且出色地加工这些复杂组件，往往需要使用定制刀具。
CNC加工面临的挑战：延长刀具寿命；降低加工时的振动；优化髋臼杯的车削；控制切屑流并最大化车削生产率。
此外，机加过程对材料的浪费极为严重，而医用金属材料的价格也较为昂贵，这增加了病患负担。
2. 髋臼杯的3D打印制造
3D打印与传统CNC加工在制造髋臼杯过程中的最大区别就在于前者在特殊网格结构方面的制造优势。以往髋臼杯表面的骨小梁结构通过在植入物表面进行涂层来实现，无法保证假体的长期生存率。
3D打印制造髋臼杯微观结构
而3D打印则在髋臼杯体上直接制造仿生网格结构，模拟人体骨小梁的形态规则，实现孔结构的精确控制，从而使杯体更具功能性，有效促进骨组织长入，带来更好的康复效果。
与此同时，3D打印基于粉末成型，在髋臼杯的制造过程中，集中批量制造可以最大程度降低成本，对材料的浪费也极少；个性化的制造特点也可以实现为病人量身定做而不会大量增加成本。
3. 髋臼杯的植入过程
当前3D打印的髋臼杯正在成为趋势，往往我们对其植入过程没有直观认识，下面我们通过动画视频来了解。
髋臼杯的精确安置对于植入体发挥良好的作用以产生成功的临床结果至关重要。
打磨髋臼并打入杯体
髋臼杯体上的孔用于打入螺钉与人体骨骼固定
从医生的角度来说，金属打印所创建的多孔植入物结构可以更好的实现与人体的结合。
安装内衬和股骨柄
另据专家介绍，接受传统髋关节植入手术的人在10至15年后更换植入物并不罕见，而采用3D打印技术则可以将其延长至20年以上。从这些数据也突出3D打印在制造骨科植入物方面的优势
END
当前，3D打印的髋臼杯已有数十万个手术案例，数量的增长以及医疗器械注册证的许可代表着它的安全性和可接受度的增长。与传统制造技术相比，3D打印用于医疗植入物制造更大的意义在于它能够实现个性化批量制造和更好的医疗效果，这无论对于3D打印在骨科植入物制造方面的发展还是对病患享受更好的医疗成果，都极具意义。
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延伸阅读：
原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：动画揭示：髋臼杯的机械加工、3D打印及植入过程