德克薩斯大學與西南醫學中心合作開發3D打印股骨模型,以推進骨科手術與治療研究
時間:2024-10-29 08:29 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:次

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

△該研究成果已發表在《骨科研究雜志》上,題目為“3D打印股骨干生物力學測試-優化和驗證”(傳送門)
技術研發背景
目前,外科醫生在進行生物力學研究以確定最佳手術方案時,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,德克薩斯大學西南醫學中心的研究人員與UT Dallas的3D打印技術專家Wei Li博士展開了合作,旨在開發一種成本更低、速度更快的骨科生物力學研究方法。Li博士表示:“外科醫生需要了解骨骼的幾何形狀來制定手術計劃,而3D打印技術使我們能夠打印出與體內股骨幾何形狀相同的模型。”
在Li博士的指導下,UT Dallas機械工程博士生Kishore Mysore Nagaraja開發了多款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,以確保這些復制品盡可能接近真實股骨的生物力學性能。
Nagaraja博士表示:“這種跨學科合作為學生提供了寶貴的實踐經驗。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,并在生物力學測試中表現出了與人類股骨相當的性能。預計每根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用前景。例如,這種聚合物可以替代目前用于骨骼修復的其它材料,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,復制品還可能用于促進人類骨組織的生長。

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