3D打印定制人体钛合金骨骼制造专家李志疆，北医三院脊椎移植，瑞典Arcam EBM

3D打印定制人体钛合金骨骼制造专家李志疆，北医三院脊椎移植

【南极熊深度技术分析】8月18日，央视报道了[视频]3D打印定制人体骨骼。南极熊看了这个视频，鸡冻了老半天：3D打印大有可为啊。这所医院是北大医院第三医院，3D打印定制人体钛合金骨骼制造专家李志疆。在南极熊看来，3D打印定制人体钛合金骨骼制造的步骤可以看做：通过CT或者MRI数据3D扫描人体骨骼，得到病变部位的三维数据→建立病变部位的取代模型→用金属3D打印机打印出多孔的钛合金移植骨骼→进行手术移植。其重点是建立骨骼模型和3D打印出来。

3D打印定制人体钛合金骨骼制造专家李志疆，北医三院脊椎移植

     电子束熔融快速成型技术（EBM RP）是一种新型金属粉末快速成型技术，它具有精准、复杂成型的特点，已在航空航天、汽车和医疗植入器材等领域显示独特的应用优势,电子束熔融快速成型技术用于骨科植入物时表现出优秀的产品性能、个性化定制能力，尤其是诱导骨长入能力。
    其中用到的3D打印机非常昂贵，南极熊在视频中认出，这是来自美国一个厂商的机器。这个机器使用的是电子束熔融3D打印技术，并在全球范围内属于这个技术的领先者。它是来自的瑞典Arcam AB公司。
    瑞典Arcam AB公司发明了世界首台利用电子束来熔融金属粉末，并经计算机辅助设计的精密铸造成型机新设备。它能用于加工专为病人量身定做的植入手术所需的人工关节或其它精密部件等。该机器系利用电子束将钛金属的粉末在真空中加热至熔融，并在计算机辅助设计下精确成型（如制成钛膝关节、髋关节等等）。由于钛粉末在真空中熔融并成型，故可避免在空气中熔融所带来的氧化缺陷等质量事故。
    此外，因该机采用了专利技术保护的计算机辅助设计软件，故产品的几何尺寸非常精确，而且可为每位病人量身定做特殊零件。现该机已在美国投入使用。
    Arcam提供了一个独特的添加剂制造技术生产的全致密的金属部件，电子束熔炼（EBM）。技术构建零件层金属粉末层使用功能强大的电子束。工艺是在真空中进行的，一流的材质特性允许在高温下，机械和化学。Arcam成立于1997年，上市纳斯达克OMX斯德哥尔摩，瑞典。
     Arcam诞生以来，目标仍然是相同的：复杂零件的制造带来革命性的艺术。技术的深入研究和发展的结果，具有广泛的应用在医疗植入产业，航空航天和国防行业。除了工业应用的EBM;技术用于非常活跃的学术研究也是一个平台。
     Arcam的EBM机，辅助设备，软件，粉末金属，服务和培训，以支持客户提供了一个完整的产品组合。

3D打印定制人体钛合金骨骼制造专家李志疆，北医三院脊椎移植

    Arcam今天有大约80台安装在世界各地。该系统主要用于航空航天和植入应用。
EBM 3D打印人体骨骼更多的好处：

• 几何的自由，允许特定病人的植入物
• 单步骤生产的的固体和多孔部分（骨小梁结）
• 固体和多孔质部结构之间的连续性
• 全多孔植入物（增强，楔子，轮子等等当中，块等）
• 的可能性优化生物灵活性，模拟骨的灵活性
• 无高温过程中，可能会导致晶粒长大，需要获得的骨小梁结
  

目前可用材料

• Ti6Al4V
• Ti6Al4V ELI
• 钛粉 Commercially Pure, Grade 2
• CoCr, ASTM F75
  

研发中的材料

• Inconell – 718, 625
• Beryllium/AlBeMet
• GRCop-84
• TiAl
• MMC’s
• Stainless Steels - 316L, 17-4PH
• Gradient Materials
• Aluminium Alloys
  

3D打印定制人体钛合金骨骼制造专家李志疆，北医三院脊椎移植

从2007开始带有小梁结构的髋臼杯通过CE认证 ， 从2010开始植入物通过FDA认证 ，超过30,000个杯进行植入，全球生产的具有高级多孔结构表面的杯25%是采用 EBM系统3D打印出来的。

在这个视频中，北京爱康宜诚医疗器材股份有限公司的钛合金骨骼制造专家李志疆也出现了。南极熊推测，这是由于这个医疗仪器公司购买了一台电子束熔融3D打印机，帮医生把骨骼打印出来。具体材料型号为钛合金Ti6Al4V 骨科植入物。

李志疆在一篇论文中可以看到，金属假体的孔隙率及弹性模量完全由设计决定，这事实上，EBM态Ti6Al4V力学性能已达到飞机锻造水平，一些特性为骨科植入物的轻量化以及生物固定提供了原件的水平。凝固技术中晶粒细小的特征， 晶粒越细小产生的晶界Ti6Al4V是使用最为广泛的钛合金之一，也是骨科植 越多， 而晶界不但可以阻碍滑移还能够阻碍裂纹的扩入物常用材料，有70年以上的临床成功应用历史，其 展，随着晶界数量的增多，在每一晶界处的应力集中力学及生物学性能已得到广泛的认可。 就更小。因此细化晶粒不仅可以提高金属材料的强 EBM RP技术在金属骨科植入物的应用始于对度，同时还可以提高其韧性.

事实上，3D打印钛合金人体植入物，中国的研究已经很久了，并且水平在全球来说都属于领先。但是由于国家相关部门审批不通过，而不可以 应用于临床应用，技术就只好憋着。令南极熊无可奈何的是，事实上，中国也还有其他很多科技研究成果，由于国家审核对新的东西很难接受，一般都是先看看国外弄得怎么样，然后 再决定是否应用于国内，减少创新风险，就像很多人骂腾讯抄袭一样，腾讯也是看到别人的一些模式可行了，然后就自己也做出来，难以承受创新失败的风险，不过，好在腾讯近年来开始从内部开始不断创新。中国的创新，相信也会逐渐开放。

欢迎与南极熊交流3D打印在医疗上的应用。

谁来当第一个小白鼠

话说可以直接做人骨
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