德克薩斯大學(xué)與西南醫(yī)學(xué)中心合作開(kāi)發(fā)3D打印股骨模型，以推進(jìn)骨科手術(shù)與治療研究

2024年10月28日，南極熊獲悉， 德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校（UT Dallas）的研究人員與UT西南醫(yī)學(xué)中心的骨科醫(yī)生合作，成功設(shè)計(jì)并測(cè)試了一種3D打印股骨模型，旨在提高外科手術(shù)的準(zhǔn)備效率和治療骨腫瘤的方法。

△3D打印股骨模型

該研究團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于股骨的中段，開(kāi)發(fā)出了一套3D打印參數(shù)，為股骨的生物力學(xué)測(cè)試建立了精確的模型。研究指出，盡管這項(xiàng)技術(shù)具有巨大潛力，但仍需進(jìn)一步研究以實(shí)現(xiàn)其在臨床實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用。

△該研究成果已發(fā)表在《骨科研究雜志》上，題目為“3D打印股骨干生物力學(xué)測(cè)試-優(yōu)化和驗(yàn)證”（傳送門(mén)）

技術(shù)研發(fā)背景

目前，外科醫(yī)生在進(jìn)行生物力學(xué)研究以確定最佳手術(shù)方案時(shí)，通常依賴(lài)于捐贈(zèng)的尸體或高成本的市售合成骨骼。這些方法不僅昂貴，耗時(shí)，且無(wú)法提供針對(duì)個(gè)別患者特定情況的解決方案。

△Li博士在實(shí)驗(yàn)室中評(píng)估3D打印的股骨

兩年前，德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員與UT Dallas的3D打印技術(shù)專(zhuān)家Wei Li博士展開(kāi)了合作，旨在開(kāi)發(fā)一種成本更低、速度更快的骨科生物力學(xué)研究方法。Li博士表示：“外科醫(yī)生需要了解骨骼的幾何形狀來(lái)制定手術(shù)計(jì)劃，而3D打印技術(shù)使我們能夠打印出與體內(nèi)股骨幾何形狀相同的模型?！?br />
在Li博士的指導(dǎo)下，UT Dallas機(jī)械工程博士生Kishore Mysore Nagaraja開(kāi)發(fā)了多款3D打印股骨模型，并進(jìn)行了機(jī)械性能和材料特性的一系列測(cè)試，以確保這些復(fù)制品盡可能接近真實(shí)股骨的生物力學(xué)性能。

Nagaraja博士表示：“這種跨學(xué)科合作為學(xué)生提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。直接從未來(lái)的使用者那里獲得反饋，對(duì)我們研究的驗(yàn)證非常有益。”

3D打印成本更低的股骨模型

3D打印的骨骼復(fù)制品由聚乳酸（PLA）制成，這是一種生物基、低成本且可生物降解的材料，通常用于3D打印。設(shè)計(jì)的股骨模型代表股骨的中段，長(zhǎng)約8英寸，直徑近1英寸，并在生物力學(xué)測(cè)試中表現(xiàn)出了與人類(lèi)股骨相當(dāng)?shù)男阅?。預(yù)計(jì)每根3D打印股骨的制造成本約為7美元。

Li博士指出，3D打印骨骼具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，這種聚合物可以替代目前用于骨骼修復(fù)的其它材料，如鈦金屬。此外，研究人員還可以將腫瘤模型集成到3D打印骨骼中，用以測(cè)試不同的治療方法。此外，復(fù)制品還可能用于促進(jìn)人類(lèi)骨組織的生長(zhǎng)。

這項(xiàng)研究不僅展示了3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的巨大潛力，也為未來(lái)的個(gè)性化醫(yī)療和外科手術(shù)培訓(xùn)提供了新的可能性。隨著進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)，3D打印股骨模型有望成為骨科領(lǐng)域的重要工具，為患者提供更為精準(zhǔn)和個(gè)性化的治療方案。

參與這項(xiàng)研究的德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員包括第一作者、骨科腫瘤外科醫(yī)生Robert Weinschenk博士和手部及上肢外科醫(yī)生Richard Samade博士。他們共同管理一家3D打印實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)是骨科手術(shù)的助理教授，并且兼職從事生物醫(yī)學(xué)工程。此外，Samade博士還負(fù)責(zé)整形外科工作。