3D 打印骨植入物：融入身体的金属骨骼

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  量子运行远见
• 2023 年 6 月 28 日

洞察亮点

3D 打印或增材制造在医疗领域取得了重大进展，尤其是在骨植入物方面。 早期的成功包括 3D 打印的钛颌骨植入物和用于骨坏死患者的 3D 打印植入物，有效地提供了截肢的替代方案。 医学专家对 3D 打印骨骼的未来持乐观态度，它可以纠正遗传畸形，使肢体免于外伤或疾病，并在 3D 打印的“超弹性”骨骼的帮助下支持新的天然骨骼组织的生长。

3D 打印骨植入物背景

三维打印利用软件通过分层方法创建对象。 这种类型的打印软件有时被称为增材制造，包括各种材料，例如塑料、复合材料或生物医学。 

有一些组件可用于骨骼和骨骼支架的 3D 打印，例如：

• 金属材料（如钛合金、镁合金）， 
• 无机非金属材料（如生物玻璃）， 
• 生物陶瓷和生物水泥，以及 
• 高分子材料（如聚己内酯、聚乳酸）。

3D 打印骨植入物最早取得的成功之一是 2012 年，当时总部位于荷兰的医疗设计公司 Xilloc Medical 打印了钛植入物来替换口腔癌患者的下颌。 该团队使用复杂的算法来改变数字颌骨，以便血管、神经和肌肉在打印后可以附着在钛植入物上。

破坏性影响

脚踝距骨的骨坏死或骨坏死会导致终生疼痛和活动受限。 在某些情况下，患者可能需要截肢。 然而，对于一些骨坏死患者，3D 打印植入物可作为截肢术的替代方法。 2020 年，位于德克萨斯州的 UT 西南医学中心使用 3D 打印机将踝骨替换为金属版。 为了创建 3D 打印骨骼，医生需要对好脚的距骨进行 CT 扫描以供参考。 利用这些图像，他们与第三方合作生产了三种不同尺寸的塑料植入物以供试用。 在手术前打印最终植入物之前，医生会选择最合适的。 使用的金属是钛； 一旦死去的距骨被移除，新的距骨就会被放置到位。 3D 复制品允许脚踝和距下关节运动，从而可以上下左右移动脚部。

医生对 3D 打印骨骼的未来持乐观态度。 这项技术为纠正遗传畸形或挽救因外伤或疾病受损的肢体打开了大门。 类似的程序正在对身体的其他部位进行试验，包括因癌症失去四肢和器官的患者。 除了能够 3D 打印实体骨骼外，研究人员还在 3 年开发了一种 2022D 打印的“超弹性”骨骼。这种合成骨植入物类似于支架或格子，旨在支持新的天然骨组织的生长和再生。

3D 打印骨植入物的意义

3D 打印骨植入物的更广泛影响可能包括： 

• 保险公司制定有关 3D 植入物的保险政策。 这种趋势可能会导致基于使用的不同 3D 打印材料的不同 renuemerations。 
• 随着医疗 3D 打印技术的发展和商业化，植入物变得更具成本效益。 这些成本降低将改善穷人和最需要具有成本效益的程序的发展中国家的医疗保健。
• 医学生使用 3D 打印机创建用于测试和手术实践的骨骼原型。
• 越来越多的医疗器械公司投资于生物医学 3D 打印机，以满足医疗保健行业日益增长的需求。
• 更多科学家与科技公司合作，专门设计用于器官和骨骼置换的 3D 打印机。
• 骨坏死或缺损的患者接受可以恢复运动的 3D 打印。

要评论的问题

• 您认为 3D 打印技术还能在哪些方面支持医疗领域？
• 3D 打印植入物的潜在挑战是什么？