بخشی از مقاله
چکیده
نمونهسازی و تولید سریع - RP& M - 1 یک تکنولوژی میباشد که قادر است از دادههای تولید شده توسط کامپیوتر، اجسام فیزیکی تولید کند در ابتدا از این روش برای کاهش دادن زمان لازم برای ارزیابی مطالعات انجام شده توسط مهندسان و طراحان، برای تولید نمونه اولیه و در حال حاضر با پیشرفت سریع این تکنولوژی به تولید قطعات نیز گسترش یافته است. این روش قادر است قابلیت تجسم را بهتر کند، زمان تولید را کاهش دهد، کیفیت تولید را بهبود داده و باعث مشخص شدن عیوب طراحی شود.
امروزه از روش نمونه سازی سریع برای حل مشکلات دنیای پزشکی استفاده می شود زیرا در زمینه پزشکی کاهش زمان تولید و افزایش کیفیت هدفی حیاتی می باشد . در حال حاضر در علم پزشکی برای نقیصههای استخوانی بیش از 2 سانتیمتر بایستی از روشهای مختلف و گاهاً زمانبر همراه با جراحیهای متعدد جهت درمان استفاده گردد. این فرایند علاوه بر تحمیل ریسک جراحی متناوب، موجب نامنظم رشد کردن استخوان خواهد شد.
نتایج حاصل از این پژوهش میتواند به درمان بهتر اینگونه بیماران کمک شایانی نماید؛زیرا چهارچوب ساخته شده برای یک بار در اتاق عمل در استخوان بیمار قرار گرفته و با توجه به اینکه چهارچوب استخوان برای هر بیمار از روی نقیصه بدن همان بیمار تهیه میگردد؛ لذا استفاده از این روش می-تواند باعث کاهش دفعات جراحی و بهبود فرایند ترمیم استخوانی گردد. در این پژوهش ابتدا نقص عمدی در استخوان پای گاو ایجاد گردید. سپس با دو روش این عیب مدل شد، پس از این مرحله چهارچوب استخوان با در نظر گرفتن هندسه بافت استخوان که دارای تخلخل با اندازه های خاص می باشد طراحی گردید.
مقدمه
نمونهسازی و تولید سریع یک تکنولوژی تولیدی میباشد که از داده های کامپیوتری مستقیما مدل های فیزیکی تولید میگردد مدلهای کوچکتر، نمونهها، قطعات غیر فلزی تولید شده واقعی و شکلدهی میتوانند از دادهها، مدلهای اتوکد، و روشهای دیجیتالی حاصل شوند. تکنولوژی نمونهسازی و تولید سریع، مهندسان، طراحان و ابزارسازان را قادر میسازد تا مدلهای اولیه، قطعات و ابزارها را با هم ترکیب کنند - Gil et al, 2014 -
صنایع ساخت به طور خاص برای رقابتی شدن، نیاز به کاهش زمان برای تولید قطعات دارند - Christian Fang et al, 2015 - این روش یک پاسخ مناسب برای دسترسی سریع به طراحی، نمونهسازی و ساخت میباشد. این نیاز همراه با گسترش طراحی کامپیوتر، طراحان و مخترعان را برای خلق روشهای جدید برای تولید قطعات از دادههای مدل کامپیوتری، تشویق میکند. شروع مدلسازی کامپیوتری به اواخر دهه 1970 باز میگردد.
اولین سیستمی که قادر بود یک قطعه را به طور اتوماتیک بسازد از یک فنآوری در حال ظهور در ماشین تشکیل میشد که هندسه قطعه را روی یک لایه میساخت. دو تکنولوژی اصلی استفاده شده، اتوکد و جوهر تابشی قابل کنترل بود. شکل اولیه نمونهسازی سریع -همانطور که امروزه شناخته میشود- در اواخر دهه 1980 به طور تجاری قابل دسترس قرار گرفت.
در پژوهشی با عنوان نمونهسازی سریع مدل زیستی CAD برای تقسیم بندی تصویر CT2 پزشکی - wang et al , 2010 - نتیجه گرفته شد که پیشرفت و توسعه در زمینههای تصویربرداری پزشکی میزان تشخیص اشتباه از بیماری ها را کاهش می-دهد همچنین در پژوهشی با عنوان ساخت اسکافولد ژلاتینی جهت انتقال دارو نتایج زیر حاصل شد:
اسکافولد متخلخل متشکل از ژلاتین و سی دوپ هیدروکسی آپاتیت3 است . - Vázquez et al, 2015 - رفتار بیولوژیکی این اسکافولد ترکیبی بیشتر از اسکافولد سرامیک خالص و بدون ژلاتین است، از آنجا که نحوه ساخت این سازه ها در شرایط ملایم - دمای اتاق - به صورت تک مرحله ای انجام می شود، قبل از اکستروژن یک آنتی بیوتیک به نام وانکومایسین4 در دوغاب ساختار گنجانیده شده بود.
در پژوهشی با عنوان ساخت اسکافولد متخلخل تیتانیوم به روش متالورژی پودر و نمونهسازی سریع نتیجه گرفته شد: یکی از مسائل اصلی در طراحی ایمپلنت های ارتوپدی ساخت اسکافولد شبیه استخوان اطراف آن است. برای تولید اسکافولد متخلخل تیتانیوم نیاز به توسعه شبکه منافذ به هم پیوسته میباشد. روش متالورژی پودر برای تولید اسکافولد تیتانیوم با پر کردن اطراف موم قالب با دوغاب تیتانیوم میباشد. - Ryan et al, 2008 -
در پژوهشی با عنوان ایده های نوین از فرآیند مواد و ترکیبات بیومتریال با استفاده از نمونهسازی سریع مشاهده شد با استفاده از این روش، میتوان اسکافولد با خواص مکانیکی و ساختاری نزدیک به آن استخوان طبیعی و دندان تولید نمود. با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونیSEM5 یکنواختی توزیع ذرات کربنات کلسیم وفسفات در استخوان مشاهده گردید و همچنین نتیجهای حاصل گردید که خواص خمشی اسکافولد ساخته شده از زیرکونیوم، تیتانیوم بهتر از نوع ساخته شده از مس می- باشد. همچنین اندازه متوسط قطر دانه 6 - 0/01 میکرومتر و طول دانهها 8-0,01 میکرومتر مشاهده گردید.در نتیجه کامپوزیت تهیه شده توسط این فرآیند ممکن است در اجرای مهندسی بافت استخوان کمک نماید . - Shreepad et al, 2015 -
در تحقیقی با عنوان نحوه مدرن در نمونهسازی سریع برای کاربردهایپزشکی، نتایج حاصله نشان از گسترش نمونه سازی سریع در پزشکی و مهندسی پزشکی است. در پزشکی، نه تنها در مهندسی بافت بلکه تحولات کاشت و دیگر برنامه های کاربردی مهم از تکنولوژی RP استفاده میشود. - Banoriya et al, 2015 - . هدف اصلی این پژوهش تحول موفق تصاویر دو بعدی پزشکی به سه بعدی میباشد، همچنین امکان بازسازی تصاویر زیستی پزشکی سه بعدی با نمونهسازی سریع میباشد.
اهمیت تخلخل در اسکافولد استخوان
با استفاده از فرآیند نمونهسازی و تولید سریع در دمای پایین میتوان اسکافولد مصنوعی متخلل با خواص مکانیکی مطلوب تولید کرد. یکی از مسائل اصلی در ساخت اسکافولد مشابه استخوان، توجه به معماری داخلی و خارجی اسکلت استخوان، ساختار روزنه ها، اندازه روزنهها، و پیوستگی روزنهها میباشد که نیاز به گستره شبکه منافذ به هم پیوسته دارند.
از آنجا که کارکرد شبکههای اسکافولد فراهم نمودن محیطی برای رشد، تکثیر و انتقال سلول و انتقال مواد مغذی می باشد از این رو میزان تخلخل و اندازه منافذ بر رفتار سلول تأثیر خواهد گذاشت و در نهایت ویژگی مکانیکی اسکافولد را تعیین میکند. در این راستا از روشها و تجهیزات مختلف توسعه یافته برای طراحی و ساخت منافذ و اندازه گیری آن استفاده میشود.
لازم است ساخت اسکافولد به گونهای شبیه بافت واقعی باشد تا بتوان سلول ها را بر روی اسکلت مورد نظر کشت کرد. بنابراین تجزیه و تحلیل برای ارزیابی تخلخل و اندازه منافذ لازم و ضروری است .قابل ذکر است که در اسکلت ها، اندازه روزنهها: به مواد سازنده اسکافولد، روش تولید و خواص مکانیکی اسکلت نهایی بستگی دارد.
