北大三院:五位患者3D打印微孔假体的案例研究

3D打印快讯
2020
05/20
11:00
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2020年5月20日,南极熊获悉,北京大学第三医院的研究人员最近发表了一篇论文,《An innovate strategy to treat large metaphyseal segmental femoral bone defect using customized design and 3D printed micro-porous prosthesis: a prospective clinical study.》,概述了他们利用定制化设计和3D打印微孔假体治疗大股骨节段骨质缺损的前瞻性临床研究。

围绕着3D打印微孔假体的安全性和功能性,该研究对每个患者进行了跟踪研究,每个患者的股骨节段性不规则形状的骨缺损通常是感染或外伤事故的结果。这个区域对医生来说是很难治疗的,因为它的面积很大,形状也很独特,而且往往对患者的骨骺端区域的机械稳定性有很大的损害。这种疾病对传统的治疗方式有着很大的挑战,无论是在费用方面还是治疗效果方面。

由于3D打印为复杂的创伤后肢体重建提供了新的途径,可以为患者定制特定的植入物。经过进一步调查,研究人员在2017-18年期间在北京大学第三医院进行了临床研究,参与研究的患者同意尝试3D打印的微孔钛合金假体结合髓内固定,不进行骨移植,并在此基础上进行了临床研究。

最终,招募了5名大面积、不规则形状的跖骨缺损患者,从手术到恢复期的过程中充分了解了患者的情况。每位患者均接受了由山东威高骨科器械有限公司为患者特制的3D打印钛合金植入体,其特点是增加内固定。

5名患者平均年龄52.6岁,其中2名男性、3名女性参与其中。案例研究结束后,对他们进行了16个多月的随访。大多数患者术后稳定性良好,Harris髋关节评分如下:2例为优秀,2例为良好,1例为一般。HSS评分方面,4例膝关节的评分为良好,1例为中等,良好率为80%。

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5名患者的一般特征

研究人员表示:"假体的设计必须考虑到许多关键因素,包括力学、解剖学和功能方面的因素,这些因素都是每个病例所特有的,以使复合结构成功地结合在一起。该假体采用普通十二面体元素微孔设计,孔隙率约为70%,孔径为(625±70)μm,弹性模量为(1200±48)MPa,抗压强度为(66±0.5)MPa。"

"微孔设计的界面可能不仅提供了抗扭力,而且还限制了跨骨/种植体界面的剪切潜力。"

在制作假体时,必须考虑到患者的解剖结构和原有的骨质结构。长骨缺损通常呈现出不规则形状的骨骺端,而骨骺端则为圆柱形。当假体的远端离膝关节太近或远端残存骨质量较差时,需要使用侧板来增加加固。

植入体是通过电子束熔化3D打印出来的。经过后期处理后,它们被送到外科医生进行最后的检查,然后再进行消毒和植入患者体内。

研究人员表示:"...........我们发现骨质增生发生在骨与假体的接触端,骨茧逐渐增多,并沿假体周边及假体接触面爬行。X光片显示,没有出现种植体松动或下陷等并发症,我们的动物实验显示,成骨器完全插入假体,并从两端爬入假体的孔隙中。

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61岁的男性,因机动车事故造成双侧股骨开放性骨折,请问是什么原因造成的?A:已做了清创术和ORIF。遗憾的是,出现了感染性骨质缺损。B:已对所有感染性骨质进行了清创、PMMA垫片和外固定。C:患肢比忌侧肢体短约3cm。D、E:术后X线片显示,假体与缺损部位吻合良好。F:受累肢体长度基本重建。G,H:术后1个月X线显示假体位置及内固定良好,假体-骨界面有胼胝形成(红色箭头)。I,J:术后12个月X线显示假体-骨界面骨性融合良好(黄色箭头)。无下陷、假体塌陷或失去矫正的迹象。K,L:膝关节的功能。

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A,B:42岁女性3年前因车祸导致右股骨开放性骨折 C,D:已做了切除术和ORIF。E,F,G:X线及CT显示无骨结合及大段骨缺损。临床及实验室检查排除感染。H:对非活体骨及夹杂的纤维组织进行了清创,19 PMMA垫片留在缺损处8周,在此期间设计制作了种植体。I,J:术后X线显示,假体与缺损部位匹配良好。K,L:术后4个月X光片显示种植体位置及内固定良好,有胼胝形成(红色箭头)。M,N:术后12个月X线显示假体-骨界面骨性融合良好。无早期下沉、假体塌陷迹象。O,P:髋关节和膝关节功能良好。

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A、B:假体的配置应模仿原骨的大小和形状(曲率半径和弹性模量相等)。如果假体远端离膝关节太近或远端残骨质量差,则加装侧板以保证强度。C:固定时应采用6.5mm松质骨螺钉,应避免与髓内钉锁骨螺钉干涉。D:假体也在模型上进行了验证。

从我们的研究来看,精心定制设计的微孔假体3D打印技术结合膜诱导和髓内固定技术,可能是一种无需植骨的情况下治疗大面积股骨骺端不规则形骨缺损的经济有效策略。这可能是一种替代性的治疗方法,尤其是对于大面积股骨不规则形骨缺损的病例,可作为一种替代性的治疗方法。

与传统技术相比,3D打印假肢的定制化元素和巨大的可负担性使其越来越受欢迎,从牙科假肢到手部假肢,以及像e-NABLE这样的组织的项目都在帮助世界各地需要肢体置换的人。


编译自:3dprint


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