3D打印骨骼在医疗骨科领域的应用探索

时间：2020-10-31

作者：江苏博瑞展智能科技有限公司

人们因意外或疾病而骨折或失去骨骼的情况并不少见。作为一种**方法，医生从捐献者那里植入骨移植或骨组织碎片，用金属丝和螺丝固定在适当的位置，可以帮助身体再生健康的骨骼结构。

不幸的是，这一进程有一些明显的缺陷。首先，植骨必须切割，才能准确地适应旧骨的位置。*二，如果在手术中插入金属板或脚手架，通常需要手术切除。最后，对于那些丢失大量骨头的人来说，比如在手臂或腿部，通常**的选择就是截肢。

3D打印骨骼可以改变所有这一切，使这一过程更加自然且方便。医生将不再需要从另一根骨头中取出骨移植或寻找一个供骨者：他们可以简单地扫描该区域，并对新骨的结构进行建模。

用技术三维扫描通过建模，每个植入物都可以精确地与病人的骨骼形成。生产速度也是很重要的，当寻找拯救一个肢体，这是另一个原因，3D打印是一个很好的候选解决方案。

一旦通过3D打印机制作出来，骨头就可以植入病人体内。理想情况下，骨移植会随着新骨的生长而溶解，从而减少更多手术的需要。虽然这样的骨骼可以用类似于**骨的化合物打印出来，但研究人员也在研究在其他具有特殊性能的材料中打印骨骼。

3D打印颅骨植入物

总部设在欧洲的西罗专业生产患者种植体，包括3D打印骨种植体。在对病人进行CT扫描的基础上，工程师们与外科医生一起设计植入物，使它们完全吻合在合适的位置。

这家荷兰公司正在开发一种类似骨的3D打印材料，这种材料含有磷酸钙，磷酸钙是**骨中的一种主要化合物。因此，它较终将与病人的现有骨骼合并并成为其一部分。这个CT骨3D打印材料使植入物能够模仿真实骨骼的孔隙度。

这个过程还在测试中，还没有可用，但它显示出很大的潜力。临床前的研究表明，在24周内，种植体与病人的骨融合.后来的分析显示，在移植过程中，骨组织甚至骨髓开始形成。虽然这个项目自2018年以来没有任何新闻更新，但我们将密切关注。

**弹性3D打印骨骼

材料科学家西北大学在伊利诺伊州，一种新的3D打印材料被称为“**弹性骨“(HB)。这种柔性材料是非常有益的，因为它可以被切割，轧制，并易于使用。因此，这种材料在手术中很容易植入。

Hb是由90%以上的羟基磷灰石组成的，这是一种能增强真实骨硬度的化合物。结合一种特殊的聚合物，这种脆性材料成为一种灵活但一致的物质。它充当支架，以其孔隙度和吸光度鼓励血管和细胞的生长。

这种材料是很有希望的，因为它将是骨移植问题的廉价解决方案。它是负担得起的制造，可以在室温下3D打印，并存储长达一年。例如，发展中国家的医院可以在不需要昂贵的制冷系统的情况下使用这种材料。

2019年a研究有颅骨缺损的活老鼠。Hb具有良好的骨再生能力，8周后与其他自体骨种植体相比，有效率约74%。

目前还没有进行人体试验，但根据这项研究的导体之一沙阿博士(Dr.Shah)的说法，“**弹性骨具有很大的潜力，可以被转化为颅面重建手术，在那里，对成本效益高的骨移植的需求是巨大的。”

3D打印骨支架

纽约大学的科学家们也在开发他们自己的3D打印骨骼。他们的目标是帮助那些需要帮助的人，如患有头骨畸形的儿童或需要骨支架的退伍军人。

脚手架是为医疗目的而设计的材料，用来刺激新的**组织的形成。它们为组织的发育提供了物理结构，较终引导细胞生长到所需的形状和形状。

纽约的科学家们没有灵活，而是通过模仿骨头的形状和成分来优化愈合。这些骨头用β-磷酸三钙打印，然后过热到最后的陶瓷状态。在3D打印部分加入一种特殊的双嘧达莫涂层，以加快新的骨形成和吸引骨干细胞。

来自英国东安格利亚大学的科学家和动物健康信托基金一起，正在开发3D打印技术。支持马骨再生的支架.

3D打印髋关节置换

3D打印骨骼部件并不是什么全新的东西，至少对于髋关节植入物来说不是这样。早在2007年，意大利外科医生格拉皮奥洛和阿卡姆(现在是GE的一部分)开发并成功植入了世界上**个3D打印髋臼组件(髋关节杯)。

达美-TT杯是一个半球形的部分，容纳股骨头，旋转球的组成部分，允许腿的多方向运动。杯子的外表面附着在病人的臀部上，并将整个植入物固定在适当的位置。这个故意不规则的表面3D金属印刷促进骨粘附，促进细胞在这些部位之间的生长。

十多年来，这家斯堪的纳维亚3D打印机公司生产了100,000多个髋部杯植入物有600多个由Grappiolo博士自己植入。

关于耐用性，这位意大利外科医生认为这种植入物可以维持病人的整个生命。虽然还没有办法证明格拉皮奥洛的**个病人的植入物仍然和其他人一样强大.

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