Comparative Analysis of Bone Ingrowth in 3D-Printed Titanium Lattice Structures with Different Patterns
Notice bibliographique
Résumé
In this study, metal 3D printing technology was used to create lattice-shaped test specimens of orthopedic implants to determine the effect of different lattice shapes on bone ingrowth. Six different lattice shapes were used: gyroid, cube, cylinder, tetrahedron, double pyramid, and Voronoi. The lattice-structured implants were produced from Ti6Al4V alloy using direct metal laser sintering 3D printing technology with an EOS M290 printer. The implants were implanted into the femoral condyles of sheep, and the animals were euthanized 8 and 12 weeks after surgery. To determine the degree of bone ingrowth for different lattice-shaped implants, mechanical, histological, and image processing tests on ground samples and optical microscopic images were performed. In the mechanical test, the force required to compress the different lattice-shaped implants and the force required for a solid implant were compared, and significant differences were found in several instances. Statistically evaluating the results of our image processing algorithm, it was found that the digitally segmented areas clearly consisted of ingrown bone tissue; this finding is also supported by the results of classical histological processing. Our main goal was realized, so the bone ingrowth efficiencies of the six lattice shapes were ranked. It was found that the gyroid, double pyramid, and cube-shaped lattice implants had the highest degree of bone tissue growth per unit time. This ranking of the three lattice shapes remained the same at both 8 and 12 weeks after euthanasia. In accordance with the study, as a side project, a new image processing algorithm was developed that proved suitable for determining the degree of bone ingrowth in lattice implants from optical microscopic images. Along with the cube lattice shape, whose high bone ingrowth values have been previously reported in many studies, it was found that the gyroid and double pyramid lattice shapes produced similarly good results.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».