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3D printing customized design of human bone tissue implant and its application
Nanotechnology Reviews ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-01-01 , DOI: 10.1515/ntrev-2022-0049 Yixi Wang 1 , Haider Mohammed Khan 2 , Changchun Zhou 3, 4 , Xiaoxia Liao 1 , Pei Tang 1 , Ping Song 3, 4 , Xingyu Gui 3, 4 , Hairui Li 1 , Zhixing Chen 1 , Shiyu Liu 5 , Ying Cen 1 , Zhenyu Zhang 1 , Zhengyong Li 1
Nanotechnology Reviews ( IF 6.1 ) Pub Date : 2022-01-01 , DOI: 10.1515/ntrev-2022-0049 Yixi Wang 1 , Haider Mohammed Khan 2 , Changchun Zhou 3, 4 , Xiaoxia Liao 1 , Pei Tang 1 , Ping Song 3, 4 , Xingyu Gui 3, 4 , Hairui Li 1 , Zhixing Chen 1 , Shiyu Liu 5 , Ying Cen 1 , Zhenyu Zhang 1 , Zhengyong Li 1
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Abstract Three-dimensional (3D) printing technology has the advantages of fast design and fabrication in clinical orthopedics. This study proposed the application of 3D-printed personalized reverse shoulder prosthesis in a reverse total shoulder arthroplasty for a patient with tuberculosis of the shoulder joint. Traditional and personalized shoulder prostheses were compared and studied. The mechanical simulation analysis was conducted on the individualized prosthesis and scapula. A personalized reverse total shoulder prosthesis was fabricated by 3D printing technology. Finite element analyses were conducted for implantation of traditional and personalized prostheses. The numerical results show that the maximum equivalent stress of screws inserted into bone tissue is 43.23 MPa in the personalized prosthesis. But in traditional prostheses, the maximum equivalent stress of screws performing the same function is 246.50 MPa. The structural advantages of the personalized prosthesis effectively reduce the local pressure of the screws to ensure the safety and effectiveness of the material during service. At the same time, the scapula paired with the personalized prosthesis also shown a smaller mean equivalent stress that can reduce patient stress. The postoperative evaluation of implant stability and patient status was good. The results indicated that 3D printing technology has important application value in orthopedic surgery.
中文翻译:
3D打印人体骨组织植入物定制设计及其应用
摘要 三维(3D)打印技术在临床骨科中具有快速设计和制造的优势。本研究提出将 3D 打印个性化反向肩假体应用于肩关节结核患者的反向全肩关节置换术。对传统的和个性化的肩部假体进行了比较和研究。对个性化假体和肩胛骨进行力学模拟分析。采用 3D 打印技术制造了个性化的反向全肩假体。对传统和个性化假体的植入进行了有限元分析。数值结果表明,个性化假体中螺钉插入骨组织的最大等效应力为43.23 MPa。但在传统假体中,发挥相同功能的螺钉的最大等效应力为 246.50 MPa。个性化假体的结构优势有效降低了螺钉的局部压力,保证了材料在使用过程中的安全性和有效性。同时,与个性化假体配对的肩胛骨也表现出较小的平均等效应力,可以减轻患者的压力。术后种植体稳定性和患者状态评价良好。结果表明,3D打印技术在骨科手术中具有重要的应用价值。个性化假体的结构优势有效降低了螺钉的局部压力,保证了材料在使用过程中的安全性和有效性。同时,与个性化假体配对的肩胛骨也表现出较小的平均等效应力,可以减轻患者的压力。术后种植体稳定性和患者状态评价良好。结果表明,3D打印技术在骨科手术中具有重要的应用价值。个性化假体的结构优势有效降低了螺钉的局部压力,保证了材料在使用过程中的安全性和有效性。同时,与个性化假体配对的肩胛骨也表现出较小的平均等效应力,可以减轻患者的压力。术后种植体稳定性和患者状态评价良好。结果表明,3D打印技术在骨科手术中具有重要的应用价值。
更新日期:2022-01-01
中文翻译:
3D打印人体骨组织植入物定制设计及其应用
摘要 三维(3D)打印技术在临床骨科中具有快速设计和制造的优势。本研究提出将 3D 打印个性化反向肩假体应用于肩关节结核患者的反向全肩关节置换术。对传统的和个性化的肩部假体进行了比较和研究。对个性化假体和肩胛骨进行力学模拟分析。采用 3D 打印技术制造了个性化的反向全肩假体。对传统和个性化假体的植入进行了有限元分析。数值结果表明,个性化假体中螺钉插入骨组织的最大等效应力为43.23 MPa。但在传统假体中,发挥相同功能的螺钉的最大等效应力为 246.50 MPa。个性化假体的结构优势有效降低了螺钉的局部压力,保证了材料在使用过程中的安全性和有效性。同时,与个性化假体配对的肩胛骨也表现出较小的平均等效应力,可以减轻患者的压力。术后种植体稳定性和患者状态评价良好。结果表明,3D打印技术在骨科手术中具有重要的应用价值。个性化假体的结构优势有效降低了螺钉的局部压力,保证了材料在使用过程中的安全性和有效性。同时,与个性化假体配对的肩胛骨也表现出较小的平均等效应力,可以减轻患者的压力。术后种植体稳定性和患者状态评价良好。结果表明,3D打印技术在骨科手术中具有重要的应用价值。个性化假体的结构优势有效降低了螺钉的局部压力,保证了材料在使用过程中的安全性和有效性。同时,与个性化假体配对的肩胛骨也表现出较小的平均等效应力,可以减轻患者的压力。术后种植体稳定性和患者状态评价良好。结果表明,3D打印技术在骨科手术中具有重要的应用价值。