研究人员概述了他们最近在“通过拓扑优化设计的多孔支架结构的3D打印下颌骨移植物的生物力学行为分析”中的研究结果。他们的主要观点是，在过去几年中，植入物需要明显的改进，例如为下颌区域创建的植入物。他们知道作为下颌骨，存在病人排斥和感染等危险。

虽然下颌骨可以成功咀嚼，但它也使沿下颌线的面部结构更加坚固。当出现诸如肿瘤或感染的问题并需要将其中的一部分切除时，这会干扰咀嚼以及患者的外观，这通常与他们的身份有密切的情感联系。由于需要植入物来帮助下颌运动和美观，因此并发症经常发生。这对于人体放入人体的任何东西都很常见。感染很容易发生，或者身体可能会拒绝植入物，特别是如果它不合适或设计不合理。

“自体移植物的局限性是供体部位发病率，大缺损的骨体积不足，以及可能的神经损伤。虽然同种异体移植物受到解剖变异，遗传差异和可能的疾病传播的限制。重要的是将临界尺寸的下颌骨缺损恢复到其原始尺寸和形状，以实现理想的面部美学和功能结果，以便随后进行假体重建。”研究人员说。

3D设计和3D打印的最大好处之一，特别是涉及医疗领域，是创建患者特定医疗和设备的潜力。研究人员指出目前使用这种方法取得了成功，使用通过FDM 3D打印和PLA作为材料创建的植入物。用活细胞进行生物打印通常会成功达到另一个水平，因为使用患者自身的细胞可以进一步降低排斥反应的几率。在这里，他们使用锥形束计算机断层扫描（CBCT）来创建下颌骨，其中一部分作为对照组，其他部分作为实验组。样品以0度、45度和90度的PLA打印。

使用Mimics软件创建下颌骨的3D设计。多孔支架结构由限定的网状结构和复杂连接的微孔网络组成。在CEL Robox 3D打印机上完成了多个样品移植物的3D打印，其具有210×150×100mm的构建空间。然后，研究人员检查了各向异性对移植物及其机械性能的影响，然后对样品进行测试。

下颌骨移植物示意图，打印角度0°（左）和90°（右）

使用三点弯曲夹具测试3D打印光束：

“结果表明，同一组样品具有良好的重复性。为了更好地理解打印材料的机械性能，计算了每个样品的屈服应力、破坏应力、破坏应变、极限强度和弯曲模量。屈服应力使用0.2％偏移的方法计算；破坏应力对应于破坏应变时的应力，从最大应力值获得的极限强度。弯曲模量沿着应力 - 应变曲线的线性部分分布。用这五种特性对每种打印移植物进行评估。”研究人员说。

打印角度为0度,45度,90度的三射束试件的失效模式（从上到下）

3D打印方向显示出对0度角的机械性能有一定的影响，随着载荷的增加会出现应变和开裂。研究人员以45度角打印光束获得了类似的结果。但在90度时情况并非如此。

“在达到峰值点后，裂纹突然穿透整个横截面，光束断裂成两部分。这与以0度或45度角打印的样品的弯曲曲线不同，在破裂发生之前显示出轻微的塑性破坏。”研究人员说。

总体测试表明，3D打印的移植物为研究人员在他们的论文中讨论的此类应用提供了所需的强度，刚度和孔隙率。

“尽管这项研究的结果是基于PLA材料，但所提出的方法也适用于其他有前途的3D打印材料，如聚醚醚酮（PEEK）。3D打印技术和拓扑优化是制造和设计用于下颌骨重建的骨骼类似物的有用工具。”研究人员总结道。

了解有关3D打印植入物和其他设备目前使用的材料的更多信息。这些创新的关键在于它们是针对患者的，提供新的护理水平，包括骨科植入物、牙科植入物，甚至专门用于兽医护理的设备。 

具有拓扑优化孔支架结构的移植物