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湘雅醫院創新3D打印仿生鉭棒挽救股骨頭

中國新聞網 2019年04月16日 09:32

湘雅醫院創新3D打印仿生鉭棒挽救股骨頭

湘雅醫院創新3D打印仿生鉭棒挽救股骨頭。 王潔 攝

   中新網長沙4月15日電 (通訊員 王潔)中南大學湘雅醫院15日表示,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打印個性化定制仿生骨小梁多孔鉭金屬支架植入手術,打破了國外的技術壟斷。

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

  據胡懿郃介紹,相比于鈦金屬來說,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梁結構,骨組織長入速度大大高于鈦金屬,可以促進骨細胞快速長到鉭金屬棒的孔隙中。

  然而,目前全球少數幾家制作此種材料的公司,制造的是“均碼”的圓柱體鉭金屬棒,其規則的“蜂巢狀”孔隙結構并未十分切合人體骨小梁結構。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,并通過一年多反復設計和3D打印,為患者個性化定制一根“鉭棒”。

  “我們通過與算法工程師緊密合作,根據患者骨小梁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系數與人體松質骨更為接近,可以更好地‘偽裝’成骨小梁,誘導骨長入。”胡懿郃說,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打印好仿生骨小梁結構的鉭金屬棒后,如何加快骨組織的長入速度呢?胡懿郃教授團隊創新采用“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,類似于‘膨脹螺絲’,患者術后活動就不用擔心鉭金屬棒退出來;后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、生物醫用材料博士后雷鵬飛說,此次手術還采用了3D打印模具定位技術,制造了一個“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。(完)

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