3D打印针对骨软骨缺损的患者特定植入物：磁共振成像引导的区域设计流程

来源：生物设计与制造


本研究论文聚焦以医疗影像手段为基础的骨植入物3D打印研究。磁共振成像（MRI）是一种常见的临床诊断手段，用于可视化缺陷并区分人体中的不同组织类型和病理。到目前为止，MRI数据尚未用于在界面缺损的情况下建模和生成多层组织替代物的患者特异性设计。对于需要高度个性化手术治疗的骨科病例，通过增材制造技术制造植入物进行治疗 具有巨大潜力。基于挤出打印技术，可以在空间上对多种材料进行排布，从而进行生物3D打印。以剥脱性骨软骨炎（OCD）患者的典型多带骨软骨缺损为例，本研究旨在缩小MRI分析与基于不同生物墨水的植入物增材制造工艺之间的技术差距。本研究提出了一个工作流程，涵盖了基于MRI的缺陷识别、分割、建模、种植体设计调整和种植体生成的处理步骤。基于两种具有临床相关特性的生物墨水制造了模型植入物，并载入患者自体细胞。本研究采用立体光刻（SLA）技术打印了变股骨髁模型，证明了本文提出的设计和制造的模型植入物的几何兼容性，从而成功建立了一种新的多功能CAD / CAM工作流程，为治疗多区域（骨软骨）缺损开辟了新的视角。


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图1 真实患者剥脱性骨软骨炎（OCD）病理学的病例，以及患者特异性组织结构的设计过程



图2 设计、制造和植入潜在多相植入物的建议工作流程


图3 缺损部位建模


图4 a) 建模工具中基于图像的单个设计的双向工作流程;b) 设计植入物的特定区域（相位）以适应缺陷（橙色）几何形状



图5  治疗 剥脱性骨软骨炎的 多项植入物打印



图6 支架内部结构设计以调整其临床性



图7 立体光刻技术(SLA)打印溶蚀性股骨髁（FC）与关节软骨（AC）组合的3D模型


图8 患者植入物连接件的设计与制造

参考文献：略