德克萨斯大学达拉斯分校的机械工程师设计了一种3D打印股骨,可以帮助医生准备修复骨骼的手术并开发骨肿瘤的治疗方法。
工程师们与德克萨斯大学西南医学中心的骨科医生合作,于8月5日在《骨科研究杂志》在线版上发表了他们关于3D打印股骨的第一项研究。
这项研究重点关注股骨的中段,为生物力学测试建立了股骨的3D打印参数。研究人员表示,这项技术还需要进行更多研究才能广泛应用。
为了研究和验证创新的外科植入物和技术,外科医生使用捐赠的尸体或市售的合成骨骼进行生物力学研究,这有助于他们确定最佳的外科固定方法并预测骨骼的反应。合成骨骼也用于外科培训,但价格昂贵,获取起来费时,而且无法提供针对特定患者的解决方案。
两年前,德克萨斯大学西南医学中心的研究人员与德克萨斯大学达拉斯分校的3D打印技术专家李伟(音)博士进行了接洽,希望合作寻找一种成本更低、速度更快的骨科生物力学研究替代方法。
埃里克·琼森工程与计算机科学学院机械工程助理教授、最新研究的通讯作者李说:“为了制定手术计划,外科医生需要了解骨骼的几何形状,借助3D打印,我们能够打印出与体内股骨几何形状相同的股骨样本。”
通过反复试验,UTD机械工程博士生Kishore Mysore Nagaraja开发了多款股骨。在李的综合先进制造实验室工作的Mysore Nagaraja对每块人造骨头进行了一系列测试,以测量机械性能和材料特性,使样品尽可能与真实股骨相似。
预计于12月毕业的迈索尔·纳加拉贾(Mysore Nagaraja)表示:“这种合作体验是学生最希望得到的。直接从将要使用测试的医生那里获得对我的测试研究的评估,是对我们研究的极好验证。”
骨骼复制品由聚乳酸制成,这是一种常用于3D打印的生物基低成本可生物降解聚合物。该设计代表股骨的中段,长近8英寸,直径近1英寸。在生物力学测试中,它的表现与人类股骨一样好。研究人员估计,每块3D打印股骨的制造成本为7美元。
李说,3D打印骨骼具有一系列潜在应用。例如,这种聚合物可能取代用于骨骼修复的其他材料,如钛。李说,研究人员还可以将肿瘤打印到3D打印骨骼上,并在打印的样本上测试治疗方法,或者复制品可能用于帮助人类骨组织的生长。