پلاستیک PEEK به دلیل استحکام، سبکی و سازگاری با محیط زیست، مدتی است که در ایمپلنت های جمجمه ای سفارشی مورد استفاده قرار می گیرد. با تلاش هایی که در طی سالیان صورت گرفته، طیف وسیعی از فیلامنت های PEEK قابل پرینت سازگار با محیط زیست به دست آمده است؛ از این رو، اکنون تکنولوژی AM برای تولید ایمپلنت جمجمه ی پرینت سه بعدی PEEK در بیمارستان، مستقیما مورد استفاده قرار می گیرد.
نگاره 1) آیا پرینت سه بعدی FFF متریال PEEK، آینده ی ایمپلنت های جمجمه است؟
با افزایش محبوبیت این متریال، سوالاتی در مورد میزان قابل اعتماد بودن ایمپلنت جمجه ی پرینت سه بعدی PEEK به وجود می آید.
برخی از این سوالات اخیراً به لطف یک تیم تحقیقاتی از دانشگاههای سوئیس و هلند در قالب یک مقاله پاسخ داده شده است.
این مقاله بر اساس توصیف جنبه های هندسی، مورفولوژیکی و بیومکانیکی، یک ارزیابی کمی از این ایمپلنت های PEEK پرینت سه بعدی مورد استفاده جهت بازسازی جمجمه ارائه می دهد.
چرا از FFF استفاده می شود؟ زیرا این روش رایج ترین نوع تکنولوژی پرینت است که در پرینترها استفاده می شود.
نتایج مطالعه نشان داد که ایمپلنت های جمجمه سفارشی پرینت شده دارای دقت ابعادی و تکرارپذیری بالا هستند و شباهت مورفولوژیکی بالینی قابل قبولی را نشان می دهند. این عوامل بسیار حیاتی هستند، زیرا ایمپلنت ها با هدف بهبود کیفیت زندگی بیمار طراحی شده اند؛ بنابراین کیفیت قابل تکرار، هندسه قابل پیش بینی و تناسب برای راحتی و رفاه بیمار بسیار مهم است.
از نظر مکانیکی، به نظر می رسد که ایمپلنت های آزمایش شده از مدل های مختلف، تحمل فشار و الگوی شکست متغیری دارند و در میانگین بار (SD) 798.38 ± 211.45 N. شکست خوردند که معادل حدود 80 کیلوگرم نیرو است. این تفاوت ها به دلیل پیوند بین لایه ها و شکاف/تخلخل هوا در پرینت توضیح داده شده اند.
نگاره 2) الگوی شکست متفاوت در هر پرینت
قسمتهایی از ایمپلنت جمجمه ی پرینت سه بعدی که قبل از شکست تحمل فشار بیشتری داشتند، قسمتهایی بودند که دارای یکنواخت ترین پیوند بین لایه ها هستند و آنهایی که تحت فشار پایین تر شکسته شدند، قسمتهایی بودند که بین خطوط فیلامنت، فاصله ی هوایی بیشتری دارند. این مقاله همچنین نشان می دهد که در مقایسه با ایمپلنت های PEEK متخلخل یا ماشین کاری شده، نسخه های FFF آزمایش شده، توانستند شکل کلی خود را پس از شکستگی بهتر حفظ کنند. این عدم تکه تکه شدن در نمونه های FFF ظاهراً برای بازسازی ایمپلنت های آسیب دیده بهتر است؛ زیرا جراحان نمی خواهند در سر بیمار دنبال قطعات پلاستیک خرد شده باشند که منطقی است.
نگاره 3) پروسه ی طراحی و تولید ایمپلنت جمجمه ی پرینت سه بعدی PEEK
به طور کلی، نتیجه مقاله می گوید که ایمپلنت های جمجمه PEEK که با روش FFF پرینت می شوند؛ قابل تکرار، دارای دقت ابعادی قابل قبول و قدرت کافی هستند.
ظاهرا همچنان مسیر درازی باید طی شود تا درصد تفاوت در آزمایشات تحمل فشار، کاهش یابد. اما به طور کلی ، به نظر می رسد ایمپلنت های PEEk تولید شده به روش FFF در مقایسه با ایمپلنت های قالب گیری شده و SLS’d با متریال یکسان، به دلیل دسترسی بالا به دستگاه و همچنین درصد کمتر خرد شدن، ارزش سرمایه گذاری بیشتر را دارند.
مقاله کامل با عنوان “Quantitative Assessment of Point-of-Care 3D-Printed Patient-Specific Polyetheretherketone (PEEK) Cranial Implants” در مجله بین المللی علوم مولکولی منتشر شده است که می توانید از طریق این لینک به آن دسترسی پیدا کنید.