نوآورانه چاپ سه بعدی استخوان ران می تواند ترمیم استخوان و آموزش جراحی را متحول کند

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه تگزاس در دالاس (UTD) یک مدل فمور با چاپ سه بعدی ایجاد کرده است که به طور بالقوه راه را برای راه حل های مقرون به صرفه و قابل تنظیم در آماده سازی جراحی ارتوپدی، مطالعات بیومکانیکی و ترمیم استخوان هموار می کند. این فمور پرینت سه بعدی که از طریق همکاری با جراحان ارتوپد مرکز پزشکی UT Southwestern ایجاد شده است، رویکرد جدیدی برای بهبود برنامه ریزی جراحی و آموزش با تمرکز ویژه بیمار است.

چالش‌های آماده‌سازی جراحی استخوان سنتی

در عمل سنتی، جراحان ارتوپد برای مطالعه تکنیک‌های جراحی و ارزیابی اثربخشی ایمپلنت‌ها به استخوان‌های جسد یا مدل‌های استخوان مصنوعی تکیه می‌کنند. با این حال، استخوان‌های جسد گران هستند و تهیه آن‌ها دشوار است و استخوان‌های مصنوعی موجود در بازار ممکن است دقت آناتومیکی مورد نیاز برای درمان سفارشی را نداشته باشند. به‌علاوه، به‌دست آوردن آنها زمان می‌برد و ممکن است هندسه منحصربه‌فرد مورد نیاز برای روش‌های خاص بیمار را منعکس نکنند.

راه حل چاپ سه بعدی

تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر وی لی، استادیار مهندسی مکانیک در UTD، یک نمونه اولیه فمور پرینت سه بعدی ساخته شده از پلی لاکتیک اسید (PLA)، یک پلیمر زیست تخریب پذیر که به طور گسترده در چاپ سه بعدی استفاده می شود، طراحی کردند. این ماده امکان تولید مقرون به صرفه را فراهم می کند و هر مدل استخوان ران حدود 7 دلار برای چاپ هزینه دارد. با طول تقریباً هشت اینچ و قطر یک اینچ، استخوان چاپ شده نمایانگر قسمت میانی استخوان ران انسان است و خواص مکانیکی را که با استخوان طبیعی انسان در آزمایش‌های آزمایشگاهی هماهنگ است، نشان می‌دهد.

فرآیند پرینت سه بعدی مهندسان را قادر می سازد تا هندسه دقیق استخوان ران بیمار را تکرار کنند و به طور بالقوه به پزشکان اجازه می دهد مدل ها را متناسب با هر بیمار شخصی سازی کنند. این قابلیت می تواند در درمان تومور استخوان ضروری باشد، جایی که تکثیر بخش های استخوانی آسیب دیده می تواند به آزمایش درمان های هدفمند کمک کند.

برنامه های کاربردی و مسیرهای آینده

فراتر از ارائه یک جایگزین مقرون به صرفه برای مطالعات بیومکانیکی و آموزش جراحی، فمور پرینت سه بعدی پیامدهای گسترده تری نیز دارد. دکتر لی پیشنهاد می کند که مدل پلیمری روزی می تواند جایگزین موادی مانند تیتانیوم شود که در حال حاضر در ترمیم استخوان استفاده می شود. در یک برنامه امیدوارکننده دیگر، محققان قصد دارند تومورهای چاپ سه بعدی را در این مدل‌ها بگنجانند، که امکان آزمایش و توسعه درمان قبل از عمل را مستقیماً بر روی ساختارهای استخوانی شبیه‌سازی شده فراهم می‌کند.

این پروژه متخصصان رشته های مختلف از جمله جراح انکولوژی ارتوپدی دکتر رابرت واینشنک و جراح دست و اندام فوقانی دکتر ریچارد ساماد از UT Southwestern را گرد هم آورده است. هر دو جراح تخصص مهندسی را به پروژه می آورند و رویکرد مشترک را در کشف راه حل های جدید ارتوپدی تقویت می کنند.

نتایج امیدوارکننده از این مطالعه که در مجله تحقیقات ارتوپدی منتشر شده است، پتانسیل استخوان های پرینت سه بعدی را برای پیشبرد مراقبت های ارتوپدی برجسته می کند. تحقیقات بیشتر مدل‌ها را اصلاح می‌کند و کاربردهای بالینی اضافی، از جمله استفاده بالقوه در بازسازی بافت استخوان را بررسی می‌کند.

با پیشرفت تحقیقات، تیم‌های UTD و UT Southwestern نسبت به اینکه چگونه پرینت سه بعدی می‌تواند جراحی ارتوپدی را متحول کند و درمان‌های شخصی و دقیق‌تر را امکان‌پذیر کند، خوش‌بین هستند.

منبع: news.utdallas.edu