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湘雅医院创新3D打印仿生钽棒挽救股骨头

2019年04月15日 22:11 来源:中国新闻网 

  中新网长沙4月15日电 (通讯员 王洁)中南大学湘雅医院15日表示,该院骨科胡懿郃教授团队近日为一位股骨头坏死患者,实施了由中国自主研发的3D打印个性化定制仿生骨小梁多孔钽金属支架植入手术,打破了国外的技术垄断。

  股骨头坏死患者的治疗手段目前最常用的是钛金属。此次胡懿郃教授团队自主研发了3D打印仿生骨小梁多孔钽金属支架,这一产品是国家重点研发计划“3D打印个性化植入器械临床应用研究与推广”的成果。

  据胡懿郃介绍,相比于钛金属来说,钽金属生物相容性更佳,人体不易发生排异反应,且钽金属的弹性模量更接近骨组织,更适合仿生人体的骨小梁结构,骨组织长入速度大大高于钛金属,可以促进骨细胞快速长到钽金属棒的孔隙中。

  然而,目前全球少数几家制作此种材料的公司,制造的是“均码”的圆柱体钽金属棒,其规则的“蜂巢状”孔隙结构并未十分切合人体骨小梁结构。为此,胡懿郃团队联合中南大学粉末冶金国家重点实验室周科朝教授团队,共同研发了国产化钽金属粉末材料,并通过一年多反复设计和3D打印,为患者个性化定制一根“钽棒”。

  “我们通过与算法工程师紧密合作,根据患者骨小梁不规则的结构来设计,比起进口的钽金属棒规则的‘蜂巢’型结构,其弹性模量和表面摩擦系数与人体松质骨更为接近,可以更好地‘伪装’成骨小梁,诱导骨长入。”胡懿郃说,这一设计通过传统的机械加工或者化学气相沉积无法实现,只有3D打印才可以做到。

  3D打印好仿生骨小梁结构的钽金属棒后,如何加快骨组织的长入速度呢?胡懿郃教授团队创新采用“仿生”的方法。利用钽金属“亲生物”的特性,团队在钽金属棒中播下“种子”,骨组织可以同时在内部和外部的假体表面生长,最终实现多孔钽金属棒和人体的完全融合。

  “我们在钽金属棒的尾部设计了螺旋形自锁定装置,类似于‘膨胀螺丝’,患者术后活动就不用担心钽金属棒退出来;后期我们还将设计压配打击植入的锁定机制。”湘雅医院骨科医师、生物医用材料博士后雷鹏飞说,此次手术还采用了3D打印模具定位技术,制造了一个“双导向”手术导板,避免术中调整假体位置,大幅缩短了手术时间。(完)

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