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EBM电子束熔融3D打印技术在解决阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSA)中的应用

发布日期: 2017/07/13 访问次数:2997 分享到:

患有阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSA)的患者通常会在睡眠过程中因气道塌陷而反复停止呼吸。上气道塌陷可能是由于肌肉活动减少,气道周围组织增加,或结构特征导致气道变窄。因而导致进入肺部的氧气量减少、血液中的二氧化碳含量增加,睡眠被中断。在一个小时内可能发生数次这类暂停,导致患者从睡眠中醒来。常见症状有:打鼾;白天嗜睡;夜间憋醒;记忆力衰退;晨起头痛、口干、乏力;反应迟钝;性情改变;工作效力下降等。欧洲和北美的数据表明,年龄在30至70岁之间,有17.4%的女性以及34%的男性患有OSA。如果不加以治疗,还会引起心血管疾病、中风、高血压、心律失常、糖尿病等。

传统的治疗方法CPAP(连续气道正压通气)要求患者在睡觉的时候佩戴一个通气面具,面具与一个气泵相连,气泵持续提供正气压以此来打通口鼻腔气道,虽然很高效,但是对大多数患者来说是一种非常不舒服的方法。

为了帮助患者更好地减轻这一痛苦,澳洲牙医Chris Hart联合Oventus公司与CSIRO(英联邦科学和工业研究组织)合作推出了新一代替代通气装置,借助ArcamEBM电子束熔融3D打印技术开发出了一种能治疗呼吸暂停症和打鼾症的钛金属呼吸器O2Vent,就是上图中这个鸭嘴造型的东西。它的其实就是一个分叉的通气结构,只不过内部的两个气道是沿着牙齿方向的,所以不会受到舌头等口腔内器官的影响,从而保证佩戴者呼吸畅通,而实际的测试也证明了其效果 — 澳大利亚的一个临床研究表明,O2Vent在82%的案例里能彻底解呼吸问题和打鼾。患者的咬痕同他的指纹一样都是独一无二的,但是,由于制造上采用了ArcamEBM电子束熔融3D打印技术,它帮我们实现了定制化,完美匹配每一个不同的患者。

正如CSIRO的增材制造主管Gulizia所说:钛是制造O2Vent装置最好的材料。它的强度非常好,O2Vent装置的壁厚只有不到0.5毫米,但是它的中空结构却可以承受住人类磨牙或者紧咬下颌所产生的接近500磅每平方英寸的压力(psi)。而且,钛的生物相容性很好,它不会在人体内腐蚀,也不会引起组织反应。

为了加工出合格的O2Vent装置,CSIRO选择了ArcamEBM设备。ArcamEBM电子束熔融设备拥有比激光熔融设备更高的加工温度以及可控的惰性气体真空环境,而且给予了加工件结构更多的控制。它允许不同定制物在同一个加工周期内堆叠生产,极大的提高了生产效率。ArcamEBM设备在熔融前,还会将整个粉床预热到所用的材料特定的最佳工艺温度,所以EBM设备生产的加工件无残余应力,材料性能优于铸造,与锻造材料性能相当,不需要后续的热处理。

在Hart与CSIRO开启合作的第十一个月第一台ArcamEBM设备就送达了。2014年11月,O2Vent装置在澳洲医疗用品管理局完成注册后,Hart马上租下了一个医生的办公室,开始接收塑性模型。每次CSIRO发布新闻或者Hart接受采访的时候,总是会有数以千计的患者表达购买的强烈意愿。但是对Hart来说他有一个非常大的瓶颈就是只有他和少数几个同事在做这件事情。

当CSIRO在Arcam A1设备上打印O2Vent装置的生产效率跟不上市场需求的时候,他们开始把生产文件发给新西兰,德国和美国共同开启生产。

Oventus的增材制造主管-AfshinHosseini博士正在Oventus位于克莱顿维多利亚的制造中心

2015年,Oventus加大投资在墨尔本建立了一个制造中心,并雇佣了刚刚在CSIRO获得博士学位的AfshinHosseini作为他们的增材制造主管,探究新一代Arcam设备Q10(验收设备的时候直接升级成Q10plus),正式开始商业化生产。用ArcamEBM设备,他们可以年产10000个O2Vent装置。

Arcam Q10专门设计用于骨科植入物的高效生产。电子束熔融加工比激光熔融加工要快很多,因为EBM设备可以最快以8000 m/s的速度移动电子束。目前,全球已经有80000多人植入了EBM设备生产的人造骨骼。

毫无疑问,凭借新的增材制造中心,Oventus将能够更好的发展其业务,并不断开发其创新产品,在全球高达500亿美元的睡眠障碍市场中获得一块大蛋糕。(来源:Arcam)


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