骨科手術中的三維製造

骨科手術的未來以及治療關節炎,骨折和其他肌肉骨骼疾病的效果的患者的進步是一個令人感興趣的課題。 從乾細胞到關節置換,外科醫生和患者都對即將到來的下一步進展感興趣。

最近感興趣的領域之一是定制和特定患者的工具和植入物的開發

希望通過允許設計更多的定制植入物,更好地適應矯形外科干預,對於需要接受外科手術的人來說更不明顯。

製造植入物

醫療行業嚴重依賴製造業來提供整個醫療行業使用的各種產品。 整形外科醫生嚴重依賴製造產品,製造業的發展已經以各種方式徹底改變了整形外科。 從用碳纖維定制牙套治療運動損傷的非手術治療到畸形肢體的手術重建,整形外科醫生利用許多不同的材料和產品來幫助患者。

任何時候製造業都有進步,整形外科醫生可能會對如何影響他們所做的工作感興趣。 最近製造業的一個變化是3D打印技術的進步。

三維印刷已經改變了許多行業製造產品的方式。 醫療保健行業也不例外,許多3D技術應用正在生產,以滿足各種醫療需求。 在骨科手術中,三維打印技術一直是一個非常值得關注的領域,這種醫學專業嚴重依賴植入式設備。

三維打印

三維製造的主要區別在於,這是一種所謂的“增材製造”工藝。 這意味著植入物是通過逐層添加材料來創建三維產品而創建的。 這與將材料塊雕刻成所需形狀的“減法”過程不同。 添加劑製造已經存在多年,許多行業,但對醫療保健行業來說相對較新。

傳統上,整形外科植入物設計為多種不同的尺寸。 例如,如果您正在接受髖關節置換術,就像去一家鞋店並試穿不同尺寸的標準鞋一樣,您的整形外科醫生將會有多種適合大多數人使用的髖關節植入物選項。 雖然這些植入物通常運作良好,但尺寸數量有限制,並且有些人的解剖結構不符合特定的標準尺寸。

在整形外科手術中,三維印刷已被用於許多不同的應用。 例如,關節置換植入物已經定制。 這些植入物中的一些已經用於普通外科手術,例如髖關節置換術和膝關節置換手術。

此外,脊柱植入物也通過三維增材製造設計。 另一個應用是設計患者專用儀器。 在這種情況下,使用的實際植入物是標準尺寸,但外科醫生用來準備植入物的器械是定制設計的。 最後,增材製造已被用於復雜植入物的設計,用於嚴重畸形,腫瘤手術以及復雜重建手術沒有標準植入物的情況。

自定義植入物

許多患者對定制植入物感興趣。

他們希望確保在關節置換時使用的植入物的尺寸完全適合身體。 目前,外科醫生實際植入定制關節置換術是非常罕見的。 通常,當人們談論定制植入物時,他們實際上已經插入了標準植入物,並且定制切割物是為其特定解剖結構設計的。 定制關節置換術,其中植入物實際上是專門為個別患者設計的,此時不是標準的外科手術。

真正的定制種植體的潛在優勢在於能夠複製關節的正常力學特性,其中植入的假體專為個體患者設計。 在某些情況下,標準尺寸的植入物可能有點太長,有點太短,有點太寬,或者太窄。 在大多數人中,外科醫生可以彌補細微差異,但在某些情況下,人們有不尋常的解剖結構,難以適應標準的植入物。 定制種植體設計可以讓您的外科醫生更好地控制這些變量。

堅持骨

您的外科醫生感興趣的增材製造的另一個方面是設計能夠很好地粘附到周圍骨骼的植入物的能力。 有不同的方法可以將植入物固定到骨頭上 。 通常使用螺釘和鋼絲進行骨折治療,其中種植體只需要持續到骨折癒合。 骨水泥的使用是常見的,但它的使用已經下降。 雖然這是固定種植體的有效方法,但人們擔心隨著時間的推移種植體鬆動。 將植入物固定到骨頭上的最佳方法之一是使用具有多孔塗層的植入物,隨著時間的推移,骨頭可以長入。

多孔塗層植入物通常用於關節置換手術,但並非所有植入物都可以用多孔塗層輕鬆設計。 三維印刷已經使多孔塗層更多地應用於各種幾何表面。

一句話來自

毫無疑問,骨科的未來看起來與今天所做的事情截然不同。 更令人興奮的領域之一是開發製造骨科植入物的新技術。 三維打印技術被用於設計目前用於復雜重建手術的定制骨科植入物。 隨著時間的推移,三維打印的使用可能會變得更加普遍,並且更廣泛地用於標準整形外科手術程序。

>來源:

> Golish SR,Kurtz SM,Boyan BD。 “3D打印革新骨科器械嗎?”AAOSNow。 2018年1月,第1頁。

> Haglin JM,Eltorai AE,Gil JA,Marcaccio SE,Botero-Hincapie J,Daniels AH。 “患者專用整形外科植入物”Orthop Surg。 2016年11月; 8(4):417-424。