金屬3D打印幫助患者恢復(fù)容貌并提升生活質(zhì)量

定制的植入物和手術(shù)導(dǎo)板由于其性能和適用性優(yōu)于普通的同類產(chǎn)品，因此廣泛應(yīng)用于顱頜面損傷的整形手術(shù)。由于在植入部位精確貼合患者的生理組織，因此外科醫(yī)生能夠縮短手術(shù)時間并改善美容效果。

3D建模的應(yīng)用改變了外科醫(yī)生的治療計劃——采用患者特定植入物實施創(chuàng)傷外科手術(shù)。增材制造打破了各種復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的限制，因而能制造出符合人體植入?yún)^(qū)域和機械性能要求的植入物。此外，通過直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）增材制造技術(shù)，可以在較短的交付周期內(nèi)根據(jù)需要制造價格適中的Ti6AI4V ELI定制植入物。

面臨的挑戰(zhàn)
48 歲的男性患者，因外傷而遭受嚴重的顱頜面部損傷。診斷為多處左額葉面部骨折，6 個月后患者再次入院進行手術(shù)后面部整形時觀察到畸形愈合。CSIR-CSIO的資深科學(xué)家Vijay Kumar Meena先生應(yīng)邀設(shè)計定制的植入物，以幫助矯正患者面部錯位，同時盡量減少對畸形骨骼的損傷。

解決方案
Meena先生和他的團隊使用3D建模軟件，創(chuàng)建一個描繪缺陷的患者解剖結(jié)構(gòu)的3D模型，通過模型分析，設(shè)計出能修復(fù)和糾正患者面部錯位的定制化植入物。針對患者的情況，設(shè)計了兩個定制化的植入物用于整形手術(shù)。一個顴骨植入物設(shè)計用于掩蓋顴骨凹陷，一個眶底植入物設(shè)計用于重新調(diào)整和矯正患者的眼睛高度。

外科醫(yī)生對定制化植入物的設(shè)計進行了審查和批準并評論說，植入物的自由曲率與患者的面部和眶底曲率非常吻合。由于需要高精度和高質(zhì)量的Ti6AI4V ELI植入物，因此選擇了EOS DMLS（直接金屬激光燒結(jié)）技術(shù)來制造植入物。該技術(shù)可以快速且經(jīng)濟高效地定制具有自由曲率的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。最終，使用EOS M290系統(tǒng)制造定制化鈦（Ti6AI4V ELI）植入物。

手術(shù)前掃描患者面部（上）；覆蓋在模型上的定制化植入物（下）

（來源：CSIR-CSIO）

整形手術(shù)后，術(shù)后隨訪和放射學(xué)評估顯示硬組織和軟組織輪廓均有顯著改善。
使用患者定制化植入物的優(yōu)勢如下：
•        縮短手術(shù)時間
•        降低手術(shù)治療的侵入性，降低手術(shù)和術(shù)后并發(fā)癥的風(fēng)險
•        愈合過程更快，術(shù)后康復(fù)時間更短
•        降低二次手術(shù)的風(fēng)險
•        降低總治療成本和治療時間
•        患者美觀效果好

成果
采用EOS DMLS技術(shù)制造的患者定制化植入物成功用于矯正患者的眼睛高度和顴骨失衡。患者恢復(fù)迅速，迄今為止未記錄任何并發(fā)癥。

CSIR-CSIO已經(jīng)建立了一個服務(wù)中心，致力于以合理的價格為骨科和頜面部患者提供設(shè)計和定制化制造的解決方案。通過采購EOS M290工業(yè)級3D打印機，CSIR-CSIO成為印度首家可以為患者和整形外科醫(yī)師提供定制化植入物一站式解決方案的機構(gòu)。

在頜面部、髖臼杯骨折和髖關(guān)節(jié)修正手術(shù)中，對患者定制化植入物的需求一直在增加。CSIR-CSIO在能夠通過為患者提供經(jīng)濟實惠的定制化植入物，以最短的交付時間來增強患者的康復(fù)能力。

手術(shù)后顴骨和眶骨植入物的CT圖像

（來源：CSIR-CSIO）

“由于患者的面部因外傷而嚴重受損，因此患者定制化矯正植入物有多條復(fù)雜的自由曲線。顴骨植入物和眶底植入物的設(shè)計必須有效防止手術(shù)臺上外科醫(yī)生用手操作時發(fā)生的彎曲。得益于EOS提供的增材制造解決方案，曲率可以輕松地在具有生物相容性的鈦合金植入物上打印實現(xiàn)，從而使整個過程天衣無縫。”中央科學(xué)儀器組織（CSIO）生物醫(yī)學(xué)儀器資深科學(xué)家Vijay Kumar Meena評論道。