研究顯示3D打印鈦植入物可以更好的促進(jìn)骨再生

3D打印的植入物是否比傳統(tǒng)的加工方式更優(yōu)，需要經(jīng)過大量的臨床試驗(yàn)和長(zhǎng)時(shí)間的觀察。近日，南極熊獲悉，來自哈佛Wyss研究所，Julius Wolff研究所，柏林 - 勃蘭登堡再生療法中心和Charité肌骨胳外科中心的合作研究團(tuán)隊(duì)聚集在一起，研究3D打印鈦網(wǎng)支架在植入物中的益處。 最近在“科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”雜志上發(fā)表的臨床前研究報(bào)告說，3D打印的支架確實(shí)有助于優(yōu)化患者的骨再生。

在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)，大型骨缺損或損傷的治療仍然是一個(gè)棘手的領(lǐng)域。 由于感染，癌癥或創(chuàng)傷而在上肢或下肢發(fā)生嚴(yán)重缺陷的人們通常必須截肢，因?yàn)闅v史上難以重新生長(zhǎng)或修復(fù)已超過某一點(diǎn)的骨組織。

現(xiàn)有的一種治療方法是從病人自己的骨組織中制造定制的骨移植物，雖然這種方法的成功率并不高。

根據(jù)最近的報(bào)告，定制的3D打印鈦網(wǎng)支架可能是一個(gè)潛在的解決方案，因?yàn)橹踩胛锎龠M(jìn)和實(shí)現(xiàn)自然骨再生的醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)。

Charité肌肉骨骼外科中心的一個(gè)研究小組已經(jīng)證明能夠設(shè)計(jì)和制造定制的3D打印的支架來治療大的骨缺損。使用患者骨骼的CT掃描，醫(yī)療團(tuán)隊(duì)可以生成缺陷骨骼的3D模型。

基于這個(gè)數(shù)字模型，一個(gè)定制的腳手架可以3D建模，隨后發(fā)送到使用激光燒結(jié)3D打印機(jī)，使用醫(yī)療級(jí)鈦材料所得到的產(chǎn)品是一種3D打印的鈦植入物，以其多孔的支架結(jié)構(gòu)而著稱。

△圖片源自網(wǎng)絡(luò)

正是這種3D打印結(jié)構(gòu)對(duì)于促進(jìn)骨再生至關(guān)重要，因?yàn)樗试S醫(yī)生用病人的骨組織，生長(zhǎng)因子和骨替代材料填充植入物。值得注意的是，3D打印網(wǎng)格結(jié)構(gòu)已進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以“進(jìn)一步加強(qiáng)愈合過程”。

正如Charité的Julius Wolff研究所Anne-Marie Pobloth博士所解釋的那樣：“我的團(tuán)隊(duì)開始使用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)來優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)尺寸的支架。使用大型動(dòng)物模型，我們可以研究其對(duì)骨再生的實(shí)際影響。由于骨骼再生的過程與人類非常相似，因此我們能夠推斷人類骨骼愈合?！?br />
到目前為止，Charité肌骨胳外科中心已經(jīng)將定制的3D印刷骨植入到共19名患者中，所有這些患者都顯示出有希望的結(jié)果。

3D打印植入物本身的特征在于蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造方式比形成促進(jìn)和引導(dǎo)骨再生的小通道。重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以通過改變蜂窩結(jié)構(gòu)的支柱直徑來改變植入物的剛度，從而使他們能夠測(cè)試不同剛度的有效性。

Julius Wolff生物力學(xué)與骨骼肌再生中心主任Georg N. Nuda博士說：“我們認(rèn)為骨再生會(huì)根據(jù)植入的支架的硬度而變化。因此，為了研究在骨再生過程中機(jī)械刺激的效果，我們使用了四個(gè)測(cè)試組，接受不同剛度的植入物。

這些測(cè)試的結(jié)果顯示較軟的植入物更有利于骨再生。創(chuàng)傷外科醫(yī)生PF Philipp Schwabe博士解釋說：“即使經(jīng)過三個(gè)月，放射學(xué)證據(jù)顯示，軟植入物對(duì)僵硬的植入物產(chǎn)生更快的機(jī)械刺激反應(yīng)，使骨生長(zhǎng)更快。

事實(shí)上，研究人員發(fā)現(xiàn)，3D打印植入物的生物力學(xué)特性直接影響骨形成的數(shù)量和再生骨的質(zhì)量。

從這個(gè)實(shí)現(xiàn)出發(fā)，合作團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用3D打印技術(shù)的軟質(zhì)，機(jī)械生物學(xué)優(yōu)化的鈦網(wǎng)支架。該團(tuán)隊(duì)說，它的技術(shù)甚至可以用來治療脊柱，口腔和頜面部缺陷。


編譯自3der