湘雅醫院創新3D打印仿生鉭棒挽救股骨頭

中國醫院院長2019-04-17 22:47:51

來源:中新網、百度新網

據中南大學湘雅醫院透露,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的3D打印個性化定製仿生骨小樑多孔鉭金屬支架植入手術,打破了國外的技術壟斷。


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據瞭解,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了3D打印仿生骨小樑多孔鉭金屬支架,這一產品是國家重點研發計劃“3D打印個性化植入器械臨牀應用研究與推廣”的成果。


據胡懿郃介紹,相比於鈦金屬來説,鉭金屬生物相容性更佳,人體不易發生排異反應,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樑結構,骨組織長入速度大大高於鈦金屬,可以促進骨細胞快速長到鉭金屬棒的孔隙中。

目前全球少數幾家製作此種材料的公司,製造的是“均碼”的圓柱體鉭金屬棒,其規則的“蜂巢狀”孔隙結構並未十分切合人體骨小樑結構。為此,胡懿郃團隊聯合中南大學粉末冶金國家重點實驗室周科朝教授團隊,共同研發了國產化鉭金屬粉末材料,並通過一年多反覆設計和3D打印,為患者個性化定製一根“鉭棒”。


“我們通過與算法工程師緊密合作,根據患者骨小樑不規則的結構來設計,比起進口的鉭金屬棒規則的‘蜂巢’型結構,其彈性模量和表面摩擦係數與人體鬆質骨更為接近,可以更好地‘偽裝’成骨小樑,誘導骨長入。”胡懿郃説,這一設計通過傳統的機械加工或者化學氣相沉積無法實現,只有3D打印才可以做到。

3D打印好仿生骨小樑結構的鉭金屬棒後,如何加快骨組織的長入速度呢?胡懿郃教授團隊創新採用“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部和外部的假體表面生長,最終實現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計了螺旋形自鎖定裝置,類似於‘膨脹螺絲’,患者術後活動就不用擔心鉭金屬棒退出來;後期我們還將設計壓配打擊植入的鎖定機制。”湘雅醫院骨科醫師、生物醫用材料博士後雷鵬飛説,此次手術還採用了3D打印模具定位技術,製造了一個“雙導向”手術導板,避免術中調整假體位置,大幅縮短了手術時間。


技術鏈接

範宏斌教授進行支撐棒植入手術

2018年7月17日,空軍軍醫大學西京醫院骨科郭徵教授團隊,成功將具有漸變仿人體骨骼結構的鈦合金支撐棒植入股骨頭壞死患者體內,有效緩解疼痛症狀,改善關節功能。根據檢索,臨牀採用3D打印的仿生多孔支撐棒治療股骨頭壞死尚屬全球首例。


據悉,該3D打印仿人體骨骼鈦合金股骨頭支撐棒已獲國家發明專利,為股骨頭壞死治療提供了新方案。


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