德克薩斯大學(xué)與西南醫(yī)學(xué)中心合作開發(fā)3D打印股骨模型，以推進骨科手術(shù)與治療研究

2024年10月28日，南極熊獲悉， 德克薩斯大學(xué)達拉斯分校（UT Dallas）的研究人員與UT西南醫(yī)學(xué)中心的骨科醫(yī)生合作，成功設(shè)計并測試了一種3D打印股骨模型，旨在提高外科手術(shù)的準備效率和治療骨腫瘤的方法。

△3D打印股骨模型

該研究團隊專注于股骨的中段，開發(fā)出了一套3D打印參數(shù)，為股骨的生物力學(xué)測試建立了精確的模型。研究指出，盡管這項技術(shù)具有巨大潛力，但仍需進一步研究以實現(xiàn)其在臨床實踐中的廣泛應(yīng)用。

△該研究成果已發(fā)表在《骨科研究雜志》上，題目為“3D打印股骨干生物力學(xué)測試-優(yōu)化和驗證”（傳送門）

技術(shù)研發(fā)背景

目前，外科醫(yī)生在進行生物力學(xué)研究以確定最佳手術(shù)方案時，通常依賴于捐贈的尸體或高成本的市售合成骨骼。這些方法不僅昂貴，耗時，且無法提供針對個別患者特定情況的解決方案。

△Li博士在實驗室中評估3D打印的股骨

兩年前，德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員與UT Dallas的3D打印技術(shù)專家Wei Li博士展開了合作，旨在開發(fā)一種成本更低、速度更快的骨科生物力學(xué)研究方法。Li博士表示：“外科醫(yī)生需要了解骨骼的幾何形狀來制定手術(shù)計劃，而3D打印技術(shù)使我們能夠打印出與體內(nèi)股骨幾何形狀相同的模型�！�

在Li博士的指導(dǎo)下，UT Dallas機械工程博士生Kishore Mysore Nagaraja開發(fā)了多款3D打印股骨模型，并進行了機械性能和材料特性的一系列測試，以確保這些復(fù)制品盡可能接近真實股骨的生物力學(xué)性能。

Nagaraja博士表示：“這種跨學(xué)科合作為學(xué)生提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。直接從未來的使用者那里獲得反饋，對我們研究的驗證非常有益。”

3D打印成本更低的股骨模型

3D打印的骨骼復(fù)制品由聚乳酸（PLA）制成，這是一種生物基、低成本且可生物降解的材料，通常用于3D打印。設(shè)計的股骨模型代表股骨的中段，長約8英寸，直徑近1英寸，并在生物力學(xué)測試中表現(xiàn)出了與人類股骨相當?shù)男阅�。預(yù)計每根3D打印股骨的制造成本約為7美元。

Li博士指出，3D打印骨骼具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，這種聚合物可以替代目前用于骨骼修復(fù)的其它材料，如鈦金屬。此外，研究人員還可以將腫瘤模型集成到3D打印骨骼中，用以測試不同的治療方法。此外，復(fù)制品還可能用于促進人類骨組織的生長。

這項研究不僅展示了3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的巨大潛力，也為未來的個性化醫(yī)療和外科手術(shù)培訓(xùn)提供了新的可能性。隨著進一步的研究和開發(fā)，3D打印股骨模型有望成為骨科領(lǐng)域的重要工具，為患者提供更為精準和個性化的治療方案。

參與這項研究的德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員包括第一作者、骨科腫瘤外科醫(yī)生Robert Weinschenk博士和手部及上肢外科醫(yī)生Richard Samade博士。他們共同管理一家3D打印實驗室，同時是骨科手術(shù)的助理教授，并且兼職從事生物醫(yī)學(xué)工程。此外，Samade博士還負責整形外科工作。