3D प्रिंटिंग द्वारा टाइटेनियम से निर्मित एक कूल्हे का कृत्रिम अंग प्रत्यारोपण के छह महीने बाद संरचनात्मक रूप से विफल हो गया। माइक्रो-सीटी विश्लेषण ने मूल कारण का खुलासा किया: एकाधिक आंतरिक सिंटरिंग रिक्तियां जो तनाव सांद्रक के रूप में कार्य करती थीं। यह मामला चिकित्सा प्रत्यारोपणों की योगात्मक निर्माण में एक महत्वपूर्ण समस्या को दर्शाता है, जहां अवशिष्ट सरंध्रता सामग्री की थकान शक्ति से समझौता करती है, जिससे चक्रीय शारीरिक भार के तहत समय से पहले फ्रैक्चर हो जाता है।
सेगमेंटेशन और मेशिंग: माइक्रो-सीटी से Ansys तक 🛠️
सिमुलेशन प्रक्रिया Simpleware ScanIP या Materialise Mimics में माइक्रो-सीटी के DICOM डेटा को आयात करने से शुरू होती है। इन प्लेटफार्मों पर, विफल कृत्रिम अंग की वास्तविक ज्यामिति को खंडित किया जाता है, फ्रैक्चर क्षेत्र और आंतरिक रिक्तियों को अलग किया जाता है। इसके बाद, एक उच्च-निष्ठा वॉल्यूमेट्रिक मेश उत्पन्न किया जाता है जो सरंध्रता को कैप्चर करता है। इस मेश को Ansys Mechanical में निर्यात किया जाता है, जहां टाइटेनियम Ti-6Al-4V के गुणों का उपयोग करके एक सामग्री थकान मॉडल (गुडमैन या सोडरबर्ग मानदंड) परिभाषित किया जाता है। सिमुलेशन मानव चाल के बराबर एक लोड चक्र (800 से 2500 N) लागू करता है, जिससे पता चलता है कि रिक्तियां घटक के जीवनकाल को दोष रहित आदर्श डिजाइन की तुलना में 70% कम कर देती हैं।
महत्वपूर्ण प्रत्यारोपण डिजाइन के लिए सबक ⚠️
आदर्श CAD मॉडल और वास्तविक स्कैन के बीच तुलना विनाशकारी है। जबकि सैद्धांतिक डिजाइन 10 मिलियन से अधिक चक्रों का सामना कर सकता था, सरंध्रता वाला कृत्रिम अंग 500,000 से कम में विफल हो गया। यह मामला दर्शाता है कि थकान सिमुलेशन केवल सही ज्यामिति पर आधारित नहीं हो सकता। Simpleware और Ansys के साथ वर्कफ़्लो में माइक्रो-सीटी डेटा को शामिल करने से वास्तविक विफलताओं की भविष्यवाणी करना संभव हो जाता है, जो 3D मुद्रित आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण के लिए गुणवत्ता नियंत्रण का एक नया मानक स्थापित करता है।
3D मुद्रित टाइटेनियम कूल्हे के कृत्रिम अंगों में माइक्रो-सिंटरिंग रिक्तियों की उपस्थिति थकान जीवनकाल की भविष्यवाणी को कैसे प्रभावित करती है, चक्रीय शारीरिक भार और दोष की ज्यामितीय परिवर्तनशीलता को ध्यान में रखते हुए?
(पीएस: सामग्री की थकान आपकी तरह है जब आप 10 घंटे सिमुलेशन के बाद होते हैं।)