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氮化硅（Si?N?）作為一種高性能陶瓷材料，以其優(yōu)異的生物相容性、抗感染性能和骨整合性能，在醫(yī)療植入領域備受關注。自1989年以來，氮化硅陶瓷已應用于骨科關節(jié)植入物和脊柱修復等領域。其良好的射線成像性能和非傳導性、無磁性等特性，使其在術后影像檢查中不會產(chǎn)生雜訊，為患者提供了更安全、可靠的治療選擇。在醫(yī)療科技飛速發(fā)展的今天，升華三維利用PEP技術制備氮化硅陶瓷植入體的應用，為脊柱疾病患者帶來了新的希望。本文將圍繞氮化硅人工椎體探討其在醫(yī)療植入領域的應用現(xiàn)狀，以及PEP工藝制備氮化硅陶瓷人工椎體的特點和應用前景。

氮化硅在醫(yī)療植入的應用現(xiàn)狀

在骨科手術中，人工椎體植入體的"生物惰性瓶頸"長期困擾著臨床——傳統(tǒng)鈦合金材料存在應力屏蔽效應，聚合物易引發(fā)炎癥反應，而普通陶瓷脆性難題未解。氮化硅作為醫(yī)療植入界的"超級陶瓷"，是唯一通過FDA認證的抗菌陶瓷材料，全球已有超5萬例氮化硅脊柱融合器成功植入案例，術后感染率降低至0.3%（傳統(tǒng)材料約2.1%）。氮化硅正以每年17.3%的復合增長率（Grand View Research數(shù)據(jù)）席卷骨科領域。

氮化硅植入體的應用優(yōu)勢

• 骨整合速度提升40%：其多孔結構引導骨細胞定向生長
  

• 抗菌率＞99%：表面活性氧抑制金黃色葡萄球菌等致病菌

• 力學性能突破：抗彎強度達900MPa，媲美天然骨骼

  
  

3D打印氮化硅在醫(yī)療領域的應用趨勢

3D打印人工椎體是一種創(chuàng)新的醫(yī)療器械，旨在為脊柱手術提供個性化定制的植入物，廣泛應用于脊柱融合和骨折修復等領域。在精準醫(yī)療大趨勢下，傳統(tǒng)機加工已難以滿足需求。而隨著3D打印技術的不斷進步，氮化硅陶瓷在醫(yī)療領域的應用前景更加廣闊。3D打印技術能夠實現(xiàn)復雜結構的高精度成型，滿足個性化醫(yī)療需求。

▲PEP制備的陶瓷人工椎體 ?升華三維

特別是在脊柱手術中，3D打印氮化硅人工椎體能夠提供更好的生物相容性和骨整合性能，促進骨生長，減少術后并發(fā)癥。據(jù)德國某頂尖醫(yī)院臨床數(shù)據(jù)顯示，3D打印氮化硅椎體使手術時間縮短35%，術后融合周期減少至4.8個月。如PEP工藝就能達到0.1mm級孔隙精準控制，實現(xiàn)仿生骨結構的個性化定制，且能實現(xiàn)快速交付。

PEP工藝制備氮化硅陶瓷人工椎體優(yōu)勢

PEP技術的顆粒材料融熔擠出成型方式，在打印件的表面光潔度有限，但是在結合多孔晶格填充結構打印后，會具有對生物陶瓷植入物獨特需求的高接觸面積和低表面質量的結構特性，而這可以更好地適應生物血肉滲入和生長。升華三維在這方面做了非常多的材料和工藝設備優(yōu)化工作，以適配醫(yī)療行業(yè)的高標準?，F(xiàn)階段已經(jīng)開發(fā)有氮化硅、氧化鋯、羥基磷灰石等生物陶瓷材料，且已與多個醫(yī)療器械研究機構建立合作，共同探索PEP工藝在陶瓷植入體方向的應用。

▲3D打印氮化硅人工椎體（燒結） ?升華三維

PEP在制備氮化硅植入體方面有著顛覆性優(yōu)勢主要體現(xiàn)

• 材料損耗低：PEP工藝采用顆粒材料，打印材料可循環(huán)使用，使得原料利用率達98%；梯度孔隙優(yōu)化：表面層與內部層孔隙可根據(jù)需求設計優(yōu)化，可實現(xiàn)連續(xù)梯度填充，以提高骨肉生長；

• 結構功能集成：PEP工藝能夠實現(xiàn)復雜幾何結構的高自由度設計，可快速實現(xiàn)功能與結構的集成融合，更符合仿生骨的定制；

• 制造周期短：3D打印+粉末冶金的工藝整合，大大加快了產(chǎn)品的開發(fā)與商業(yè)化時間，縮短了制造周期；

• 結構性能好：PEP采用低溫成型，高溫成性的方式，獲得的結構件致密且性能一致好。

  
  

3D打印氮化硅人工椎體的應用前景分析

隨著老齡化加劇（我國脊柱退變患者超2億），疊加DRG醫(yī)保控費需求，兼具高性能與成本優(yōu)勢的氮化硅人工椎體將迎來爆發(fā)。據(jù)FDA數(shù)據(jù)顯示，到2026年全球骨科陶瓷市場規(guī)模預計達83億美元，3D打印植入體年增長率將突破29%，而微創(chuàng)術式手術的普及將催生小型化、功能化產(chǎn)品需求。

▲PEP制備的生物陶瓷植入體樣品 ?升華三維

PEP制備氮化硅陶瓷人工椎體在醫(yī)療領域的應用前景廣闊。其優(yōu)異的生物相容性和骨整合性能，使其在脊柱修復和關節(jié)植入等領域具有顯著優(yōu)勢。此外，PEP工藝的高自由度設計和低成本特點，使其能夠滿足個性化醫(yī)療需求，隨著技術的不斷進步和市場需求的增加，PEP制備氮化硅陶瓷人工椎體有望在醫(yī)療植入領域占據(jù)重要地位，為醫(yī)療器械制造行業(yè)提供技術和工藝支持，為更多患者帶來福音。