Rácsoptimalizált lattice struktúrával rendelkező gerincstabilizációs implantátum tervezése additív gyártástechnológiához
A derékfájással járó degeneratív gerincbetegségek világszerte jelentős közegészségügyi problémát jelentenek elsősorban 45 év felett, de már korábban is felléphetnek az ágyéki gerincben ilyen rendellenességek nemtől függetlenül. A betegség súlyosságát a számok is alátámasztják, csak az Egyesült Államokban évente megközelítőleg 400 000 beavatkozást végeznek. Ez a demográfiai tendencia közvetlenül hozzájárul a gerincfúziós eljárások iránti növekvő kereslethez. [1] A fúziós eljárások alatt gerincimplantátumokkal és instabilitást helyreállító kiegészítő rögzítő rendszerekkel történő műtéteket (PLIF, TLIF) értünk, ha az ezt megelőző konzervatív kezelési módszerek nem eredményeznek szignifikáns javulást.
A kutatásomban additív technológiával PEEK anyagból gyártható ágyéki, lumbális gerincstabilizációs implantátumtervezést végeztem el, amely folytatása a korábbi TDK dolgozatomnak. A célom olyan implantátum kifejlesztése volt, amely a hagyományos gyártástechnológiai eljárásokkal készült implantátumok tulajdonságaival, teherbírásával rendelkezik, azonban igazodik napjainkban elérhető új gyártástechnológiai eljárások adta előnyökhöz. Additív gyártással a különböző belső rácsszerkezetes, azaz az úgynevezett lattice struktúrák előállíthatóvá válnak. Ez egy rendkívül innovatív terület, ugyanis nagyon kevés 3D nyomtatással készült polimer implantátum van forgalomban a nemzetközi piacon a jelenleg elérhető termékek feltérképezése alapján. A korábban elért eredményeket [2] felhasználva a hitelesített végeselemes analízissel lehetőség nyílt az in vivo terhelésekre optimalizálni a fejlesztett implantátum belsejét kitöltő lattice struktúraszerkezetet. A komplex rácsoptimalizálást a lumbális gerincre legnagyobb terhelést jelentő összetett biomechanikai igénybevételi modellek alapján hajtottam végre mozgásfajták és fizikai tevékenységek szerint, amely akár személyre szabott implantátum kifejlesztését is lehetővé teszi.
Összefoglalva hatalmas előrelépés lenne a gerincimplantátum iparban, ha ötvözni lehetne a fúziós gerincimplantátumokhoz előszeretettel alkalmazott titánötvözetek és PEEK polimer előnyeit. A kutatásom hosszútávú célja egy ilyen negyedik generációs implantátumcsalád kifejlesztése és a gyárthatóság elérése a kevésbé specifikus, általános 3D nyomtatókon akár páciensre szabott követelmények alapján.
[1] https://www.futuremarketinsights.com/reports/global-spinal-fusion-market
[2] http://tdk.bme.hu/GPK/GT9/Kulonbozo-3D-nyomtatott-lattice-strukturak3
szerző
-
Molnár Luca
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Zwierczyk Péter Tamás
adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék