Vill bidra med teknik till läkekonsten

Spara favorit 7 feb februari 2019

Rebecca Klingvall Ek trodde att hon ville bli läkare, men kärleken till tekniken gjorde att hon tänkte om. Nu har hon doktorerat på benimplantat i metall – och därmed lyckats väva in både sitt intresse för medicin och teknik.

– Som ung tjej tror jag att jag tänkte: Vad ska jag med teknik till? Läkare är mer vettigt. Sedan förstod jag att läkare också bara är människor, och som ingenjör kan jag med teknik bidra till en positiv utveckling för läkekonsten, säger hon.

Rebecca skippade alltså läkarstudierna och satsade på att bli ingenjör i stället. Och ämnet för hennes avhandling avslöjar att intresset för att hjälpa människor med deras hälsa fortfarande lever kvar. 
– Min avhandling handlar om hur 3D-skrivarteknik kan användas för att skapa fungerande benimplantat, dels hur ytan på implantatet ska vara beskaffat för bäst resultat och dels hur materialet ska göras tåligt så att det håller, säger hon.

Grundmaterialet Rebecca Klingvall Ek har arbetet mest med är titan och forskningen inom området är så pass framskriden att metoden hon har undersökt kan tas i bruk redan idag. Det hon har gjort är att validera kvalitet och funktion för benimplantat tillverkade genom additiv tillverkning, och har då funnit att den grova, obehandlade ytstrukturen på implantatet är idealisk både för fästförmågan och för läkningsprocessen.
– Titan stimulerar läkningen och den obehandlade ytan fastnar väldigt bra. Det ger också väldigt sällan allergiska reaktioner. En nackdel kan vara att det är svårt att ta bort om man skulle behöva göra det, för det sitter som berget, säger hon.

Den här tekniken har redan använts under flera år av bland annat ett företag i Italien i form av höftledsimplantat, men även i Japan och Kina händer det mycket inom området, menar Rebecca Klingvall Ek.
– De kommer nog att köra om oss eftersom de inte har samma krav på etik och certifiering som vi har, så det kan gå lite fortare där. Men jag tror ändå inte att jag skulle vilja åka dit för att fortsätta forska, jag tycker att det känns tryggt med våra regler. Och vill man få ut ett implantat kan de nog skynda på processen här också, säger hon.

Rebecka Klingvall Ek disputerade i januari med sin avhandling ”Electron Beam Melting: Impact of Part Surface Properties in Metal Fatigue and Bone Ingrowth” vid forskninsgcentret Sports Tech Research Centre. 
Forskningsfrågorna hon besvarar i sin avhandling är:

  • Lämpar sig EBM-tillverkade produkter för benimplantat med sin råa yta?
  • Hur påverkar processparameterinställningarna EBM-tillverkade produkters yt- och materialegenskaper?
    • Hur påverkar den råa EBM-tillverkade ytan produkters utmattningsegenskaper?
  • Lämpar sig EBM-tillverkade produkter för applikationer där utmattning förekommer?

Sammanfattning av avhandlingen:
Denna avhandling behandlar frågeställningar inom tillverkning av benimplantat med additiv tillverkning (Additive Manufacturing, AM), med fokus på EBM-tekniken (Electron Beam Melting, smältning med elektronstråle). Additiv tillverkning bygger produkter utifrån datorkonstruerade modeller (Computer Aided Design, CAD), och EBM-tekniken gör detta genom att smälta ihop metallpulver med hjälp av en energirik elektronstråle likt en laserstråle. Avhandlingen fokuserar på ytstrukturen från det smälta metallpulvret och hur dess egenskaper påverkar funktionen av EBM-tillverkade produkter. Under första delen av doktorandarbetet var fokus på processparametrar som styr elektronstrålen och biokompatibilitet, och under den senare delen har arbetet riktats mot efterbearbetningsmetoder och utmattningsegenskaper, vilket är viktigt för medicinska implantat och industriell användning. Avhandlingen är skriven på engelska och studierna som sammanläggningen består av är döpta och numrerade med förkortningarna P-Processparametrar, M-Medicinska applikationer och F-Fatigue (Utmattning). Avhandlingen består av fyra tidskriftsartiklar kallade studie P, M2, F2 och F3 och två konferensbidrag studie M1 och F1.

Studie P undersökte med hjälp av försöksplanering (Design Of Experiment, DOE) hur processparametrarna påverkar ytgrovheten för EBM-tillverkade produkter och resulterade i att elektronstrålens förflyttningshastighet och energi har störst inverkan på ytgrovheten.

Studierna M1 och M2 använde kobolt-krom- respektive titanlegeringar, tillverkat med EBM-tekniken, och undersökte biokompatibiliteten med hjälp av blodkammarmodellen som kvantifierar blodets reaktioner vid kontakt med metallytan. Resultaten visade att den mycket grova ytan som EBM-tillverkade implantat har, stimulerar till koagulation och implantatinläkning.

Roterande utmattning användes för studierna F1-3, och studie F1 avhandlar hur EBM-tillverkade provstavar med olika storlekar och med eller utan tempererad tryckbehandling (Het Isostatisk Pressning, HIP) påverkar resultaten. Studie F2 jämförde hur den EBM-tillverkade ytan och en maskinbearbetad yta påverkar materialegenskaperna, och studie F3 undersökte hur Hirtisering, en patenterad elektrokempoleringsmetod, och kombinerat med HIP påverkar utmattningsegenskaperna. Studierna visar att minskad ytgrovhet med elektrokempolering ökar hållfastheten samtidigt som spänningskoncentrationerna (Kt) minskar i ytan för EBM-tillverkade ytor.

Avhandlingen visar att EBM-tillverkade ytor lämpar sig för benkontakt och att HIP inte förbättrar utmattningsegenskaperna om den råa ytan behålls.

Forskningen har bland annat genomförts med stöd från Europeiska regionala utvecklingsfonden, inom projekt Sports Tech Innovation Initiative.


Relaterade sidor:

Tillbaka till toppen
Stäng meny
Favoriter /globalnavigation/closemenu

Installera webbappen på din iPhone eller iPad: klicka på   och lägg till på hemskärm.