Инновационная бедренная кость, напечатанная на 3D-принтере, может изменить процесс восстановления костей и хирургического обучения

<стр>Исследовательская группа из Техасского университета в Далласе (UTD) разработала 3D-печатную модель бедренной кости, потенциально прокладывающую путь для экономически эффективных и настраиваемых решений в подготовке к ортопедической хирургии, биомеханических исследованиях и восстановлении костей. Созданная в сотрудничестве с ортопедическими хирургами Юго-Западного медицинского центра UT, эта 3D-печатная бедренная кость представляет собой новый подход к улучшению планирования и обучения хирургии с фокусировкой на пациента.</стр>

Аспирант Кишор Майсур Нагараджа (слева) и доктор Вэй Ли, доцент кафедры машиностроения, провели лабораторные испытания для оценки механических свойств моделей бедренной кости, напечатанных на 3D-принтере. (Изображение предоставлено: UTD)

Проблемы подготовки к традиционной костной хирургии

В традиционной практике хирурги-ортопеды полагаются на кости трупа или синтетические модели костей для изучения хирургических методов и оценки эффективности имплантатов. Однако кости трупа дороги и их трудно найти, а коммерчески доступные синтетические кости могут не иметь анатомической точности, необходимой для индивидуального лечения. Кроме того, их получение может занять время, и они могут не отражать уникальную геометрию, необходимую для процедур, специфичных для пациента.

Решение с использованием 3D-печати

Под руководством доктора Вэй Ли, доцента кафедры машиностроения в UTD, исследовательская группа разработала прототип бедренной кости, напечатанный на 3D-принтере, из полимолочной кислоты (PLA), биоразлагаемого полимера, широко используемого в 3D-печати. ​​Этот материал обеспечивает экономически эффективное производство, при этом стоимость печати каждой модели бедренной кости составляет около 7 долларов США. Напечатанная кость длиной около восьми дюймов и диаметром один дюйм представляет собой среднюю часть человеческой бедренной кости и демонстрирует механические свойства, близкие к свойствам натуральной человеческой кости в ходе лабораторных испытаний.

Исследователи изготовили образцы бедренной кости с помощью 3D-принтера, оценив стоимость производства примерно в 7 долларов за модель бедренной кости. (Изображение предоставлено UTD)

Процесс 3D-печати позволяет инженерам воспроизводить точную геометрию бедренной кости пациента, что потенциально позволяет врачам настраивать модели для индивидуальных пациентов. Эта возможность может быть существенной при лечении опухолей костей, где репликация пораженных участков кости может помочь в тестировании целевых методов лечения.

Исследователи оценивают конструкцию бедренной кости, напечатанную на 3D-принтере, с помощью универсальной испытательной машины, которая оценивает различные свойства материалов и структур. (Изображение предоставлено: UTD)

Применения и будущие направления

Помимо предоставления экономически эффективной альтернативы для биомеханических исследований и хирургического обучения, бедренная кость, напечатанная на 3D-принтере, имеет более широкие последствия. Доктор Ли предполагает, что полимерная модель может однажды заменить такие материалы, как титан, которые в настоящее время используются для восстановления костей. В другом многообещающем приложении исследователи планируют включить опухоли, напечатанные на 3D-принтере, в эти модели, что позволит проводить предоперационное тестирование и разработку лечения непосредственно на моделируемых костных структурах.

Этот проект объединил экспертов из разных дисциплин, включая хирурга-ортопеда-онколога доктора Роберта Вайншенка и хирурга кисти и верхних конечностей доктора Ричарда Самеда из Юго-Западного университета Техаса. Оба хирурга привносят в проект инженерный опыт, улучшая совместный подход к исследованию новых ортопедических решений.

Многообещающие результаты этого исследования, опубликованные в журнале Journal of Orthopaedic Research, подчеркивают потенциал костей, напечатанных на 3D-принтере, для улучшения ортопедической помощи. Дальнейшие исследования позволят усовершенствовать модели и изучить дополнительные клинические приложения, включая потенциальное использование в регенерации костной ткани.

По мере продвижения исследований команды UTD и UT Southwestern с оптимизмом смотрят на то, как 3D-печать может преобразовать ортопедическую хирургию и обеспечить более персонализированное и точное лечение.

Источник: news.utdallas.edu