湘雅醫(yī)院創(chuàng)新3D打印仿生鉭棒挽救股骨頭。
中南大學湘雅醫(yī)院15日表示,該院骨科胡懿郃教授團隊近日為一位股骨頭壞死患者,實施了由中國自主研發(fā)的3D打印個性化定制仿生骨小梁多孔鉭金屬支架植入手術(shù),打破了國外的技術(shù)壟斷。
股骨頭壞死患者的治療手段目前最常用的是鈦金屬。此次胡懿郃教授團隊自主研發(fā)了3D打印仿生骨小梁多孔鉭金屬支架,這一產(chǎn)品是國家重點研發(fā)計劃“3D打印個性化植入器械臨床應(yīng)用研究與推廣”的成果。
據(jù)胡懿郃介紹,相比于鈦金屬來說,鉭金屬生物相容性更佳,人體不易發(fā)生排異反應(yīng),且鉭金屬的彈性模量更接近骨組織,更適合仿生人體的骨小梁結(jié)構(gòu),骨組織長入速度大大高于鈦金屬,可以促進骨細胞快速長到鉭金屬棒的孔隙中。
然而,目前全球少數(shù)幾家制作此種材料的公司,制造的是“均碼”的圓柱體鉭金屬棒,其規(guī)則的“蜂巢狀”孔隙結(jié)構(gòu)并未十分切合人體骨小梁結(jié)構(gòu)。為此,胡懿郃團隊聯(lián)合中南大學粉末冶金國家重點實驗室周科朝教授團隊,共同研發(fā)了國產(chǎn)化鉭金屬粉末材料,并通過一年多反復設(shè)計和3D打印,為患者個性化定制一根“鉭棒”。
“我們通過與算法工程師緊密合作,根據(jù)患者骨小梁不規(guī)則的結(jié)構(gòu)來設(shè)計,比起進口的鉭金屬棒規(guī)則的‘蜂巢’型結(jié)構(gòu),其彈性模量和表面摩擦系數(shù)與人體松質(zhì)骨更為接近,可以更好地‘偽裝’成骨小梁,誘導骨長入。”胡懿郃說,這一設(shè)計通過傳統(tǒng)的機械加工或者化學氣相沉積無法實現(xiàn),只有3D打印才可以做到。
3D打印好仿生骨小梁結(jié)構(gòu)的鉭金屬棒后,如何加快骨組織的長入速度呢?胡懿郃教授團隊創(chuàng)新采用“仿生”的方法。利用鉭金屬“親生物”的特性,團隊在鉭金屬棒中播下“種子”,骨組織可以同時在內(nèi)部和外部的假體表面生長,最終實現(xiàn)多孔鉭金屬棒和人體的完全融合。
“我們在鉭金屬棒的尾部設(shè)計了螺旋形自鎖定裝置,類似于‘膨脹螺絲’,患者術(shù)后活動就不用擔心鉭金屬棒退出來;后期我們還將設(shè)計壓配打擊植入的鎖定機制?!毕嫜裴t(yī)院骨科醫(yī)師、生物醫(yī)用材料博士后雷鵬飛說,此次手術(shù)還采用了3D打印模具定位技術(shù),制造了一個“雙導向”手術(shù)導板,避免術(shù)中調(diào)整假體位置,大幅縮短了手術(shù)時間。
轉(zhuǎn)載請注明出處。