Trabekulární struktura jako základ moderních implantátů

Abstract

Práce se zaobíra využití trabekulárních struktur jako náhrada za povrchovou úpravu stávajících implantátů. Toto je umožněno prostředníctvím aditivní výroby, která nám dovoluje komerční produkci různorodých tvarů s proměnnou porozitou. Pro bližší seznámení s problematikou se práce zpočátku věnuje popisu anatomie a histologie lidského těla, aditivní výrobou a přehledem druhů implantátů, které jsou běžné v oblasti implantologie. Dále následuje výběr nejefektivnějšího uspořádání porézní struktury z hlediska výrobního a biokompatibilního. Na základě vybrané struktury byly vyrobeny vzorky z titaničité slitiny Ti6Al4V, které podstoupily mechanické zkoušky v tlaku. Následně byl vytvořen numerický model, který byl metodou curve-fitting upraven, aby odpovídal mechanickým testům. Práce obsahuje také porovnání trámčitých a stěnových pórovitých struktur se zaměřením na mechanické vlastnosti a množství výrobních vad. V závěru práce se navrhuji možnosti dalšího pokračování výzkumu problematiky.

In the present work, I study the application of trabecular structures as a substitution for surface modifications of the contemporary implant by using additive manufacturing. The additive manufacturing allows us to produce various shapes with variable porosity commercially. As an introduction to problematic, the work begins with the anatomical and histological description of the human body, the process of additive manufacturing, an overview of implants that are used in the field implantology daily. Next part of the thesis focus on the selection of the most effective morphology of porous structure in term of production and biocompatibility. Based on selected morphology, there were produced specimens from titanium alloys Ti6Al4V which underwent mechanical compression testing. Afterward, the numerical models were created and optimized by the curve-fitting method to correspond with the results of mechanical testing. The presented paper also contains a comparison of strut-based and plane-based porous structures in terms of mechanical properties and also the number of fractures during production. The end takes a look at the possibility of future research.