Gyroid structure as a basic structural member of implants and its diversity

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21110%2F21%3A00352075" target="_blank" >RIV/68407700:21110/21:00352075 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Gyroidní struktura jako základní konstrukční prvek implantátů a její rozmanitost

Original language description

Optimální porézní povrchová struktura je základ každého implantátu. S nástupem aditivních technologií se otevřely brány nejrůznějším variantám struktur od trámčitých až po stěnové. Zatímco u silnějších porézních vrstev (u velkých implantátů) není problém s využitím trabekulárních struktur, tak u malých implantátů je nutné počítat s malými průměry trámců a je snadné se dostat až na hranici přesnosti stroje – což přináší rizika. Alternativu je možné hledat u struktury zvané gyroid. Gyroidní struktura tvořená rovnicí (1) umožňuje velkou variabilitu finálního tvaru a celkového chování. ????(????, ????, ????) = ???? = sin ????* cos ???? + sin ???? * cos ????+ sin ????* cos ????, kde ????, ???? a ???? jsou modifikované prostorové souřadnice a parametr t udává okrajovou křivost celé struktury a tím ovlivňuje její charakter. Na obrázku 1 jsou zobrazeny varianty gyroidu s proměnnou velikostí parametru ????. Z tohoto porovnání je možné vyvozovat, že při přibližném stanovení parametru ???? v rozsahu ???? element <0, 6; 1, 2) a ???? element (-1, 2; -0, 6> vznikne struktura navozující efekt trabekulární struktury. Naopak pokud bude parametr ???? udržován v hodnotách ???? element (-0, 6; 0, 6) vznikne struktura stěnová. Gyroidní struktura je definována pro parametr ???? v rozsahu -1, 5 < ???? < 1, 5. Pokud se bude s parametrem ???? pohybovat v rozmezí 1, 2 < |????| < 1, 5 bude struktura definovaná, ale mohou se objevovat poruchy spojitosti a hladkosti funkce. Velká variabilita struktury vycházející z jednoho předpisu dává vzniknout otázce, jak se bude tato struktura chovat, když jednou bude trabekulární a jednou stěnová? Na tuto otázku je možné odpovědět experimentálním ověření. V prostředí Autodesk NetFabb a následně na 3D SLS tiskárně Sinterit Lisa Pro byly vytvořeny testovací tělesa o rozměrech porézní struktury 25,12x25,12x25,12mm a doplněna 2 mm vysokou roznášecí horní a dolní podstavou (Obr. 2).

Czech name

Gyroidní struktura jako základní konstrukční prvek implantátů a její rozmanitost

Czech description

Optimální porézní povrchová struktura je základ každého implantátu. S nástupem aditivních technologií se otevřely brány nejrůznějším variantám struktur od trámčitých až po stěnové. Zatímco u silnějších porézních vrstev (u velkých implantátů) není problém s využitím trabekulárních struktur, tak u malých implantátů je nutné počítat s malými průměry trámců a je snadné se dostat až na hranici přesnosti stroje – což přináší rizika. Alternativu je možné hledat u struktury zvané gyroid. Gyroidní struktura tvořená rovnicí (1) umožňuje velkou variabilitu finálního tvaru a celkového chování. ????(????, ????, ????) = ???? = sin ????* cos ???? + sin ???? * cos ????+ sin ????* cos ????, kde ????, ???? a ???? jsou modifikované prostorové souřadnice a parametr t udává okrajovou křivost celé struktury a tím ovlivňuje její charakter. Na obrázku 1 jsou zobrazeny varianty gyroidu s proměnnou velikostí parametru ????. Z tohoto porovnání je možné vyvozovat, že při přibližném stanovení parametru ???? v rozsahu ???? element <0, 6; 1, 2) a ???? element (-1, 2; -0, 6> vznikne struktura navozující efekt trabekulární struktury. Naopak pokud bude parametr ???? udržován v hodnotách ???? element (-0, 6; 0, 6) vznikne struktura stěnová. Gyroidní struktura je definována pro parametr ???? v rozsahu -1, 5 < ???? < 1, 5. Pokud se bude s parametrem ???? pohybovat v rozmezí 1, 2 < |????| < 1, 5 bude struktura definovaná, ale mohou se objevovat poruchy spojitosti a hladkosti funkce. Velká variabilita struktury vycházející z jednoho předpisu dává vzniknout otázce, jak se bude tato struktura chovat, když jednou bude trabekulární a jednou stěnová? Na tuto otázku je možné odpovědět experimentálním ověření. V prostředí Autodesk NetFabb a následně na 3D SLS tiskárně Sinterit Lisa Pro byly vytvořeny testovací tělesa o rozměrech porézní struktury 25,12x25,12x25,12mm a doplněna 2 mm vysokou roznášecí horní a dolní podstavou (Obr. 2).

Type

O - Miscellaneous

CEP classification

—

OECD FORD branch

30404 - Biomaterials (as related to medical implants, devices, sensors)

Project

—

Continuities

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Publication year

2021

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů