3D 打印骨植入物：融入身體的金屬骨骼

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  量子運行遠見
• 2023 年 6 月 28 日

洞察亮點

3D 打印或增材製造在醫療領域取得了重大進展，尤其是在骨植入物方面。 早期的成功包括 3D 打印的鈦頜骨植入物和用於骨壞死患者的 3D 打印植入物，有效地提供了截肢的替代方案。 醫學專家對 3D 打印骨骼的未來持樂觀態度，它可以糾正遺傳畸形，使肢體免於外傷或疾病，並在 3D 打印的“超彈性”骨骼的幫助下支持新的天然骨骼組織的生長。

3D 打印骨植入物背景

三維打印利用軟件通過分層方法創建對象。 這種類型的打印軟件有時被稱為增材製造，包括各種材料，例如塑料、複合材料或生物醫學。 

有一些組件可用於骨骼和骨骼支架的 3D 打印，例如：

• 金屬材料（如鈦合金、鎂合金）， 
• 無機非金屬材料（如生物玻璃）， 
• 生物陶瓷和生物水泥，以及 
• 高分子材料（如聚己內酯、聚乳酸）。

3D 打印骨植入物最早取得的成功之一是 2012 年，當時總部位於荷蘭的醫療設計公司 Xilloc Medical 打印了鈦植入物來替換口腔癌患者的下頜。 該團隊使用複雜的算法來改變數字頜骨，以便血管、神經和肌肉在打印後可以附著在鈦植入物上。

破壞性影響

腳踝距骨的骨壞死或骨壞死會導致終生疼痛和活動受限。 在某些情況下，患者可能需要截肢。 然而，對於一些骨壞死患者，3D 打印植入物可作為截肢術的替代方法。 2020 年，位於德克薩斯州的 UT 西南醫學中心使用 3D 打印機將踝骨替換為金屬版。 為了創建 3D 打印骨骼，醫生需要對好腳的距骨進行 CT 掃描以供參考。 利用這些圖像，他們與第三方合作生產了三種不同尺寸的塑料植入物以供試用。 在手術前打印最終植入物之前，醫生會選擇最合適的。 使用的金屬是鈦； 一旦死去的距骨被移除，新的距骨就會被放置到位。 3D 複製品允許腳踝和距下關節運動，從而可以上下左右移動腳部。

醫生對 3D 打印骨骼的未來持樂觀態度。 這項技術為糾正遺傳畸形或挽救因外傷或疾病受損的肢體打開了大門。 類似的程序正在對身體的其他部位進行試驗，包括因癌症失去四肢和器官的患者。 除了能夠 3D 打印實體骨骼外，研究人員還在 3 年開發了一種 2022D 打印的“超彈性”骨骼。這種合成骨植入物類似於支架或格子，旨在支持新的天然骨組織的生長和再生。

3D 打印骨植入物的意義

3D 打印骨植入物的更廣泛影響可能包括： 

• 保險公司製定有關 3D 植入物的保險政策。 這種趨勢可能會導致基於使用的不同 3D 打印材料的不同 renuemerations。 
• 隨著醫療 3D 打印技術的發展和商業化，植入物變得更具成本效益。 這些成本降低將改善窮人和最需要具有成本效益的程序的發展中國家的醫療保健。
• 醫學生使用 3D 打印機創建用於測試和手術實踐的骨骼原型。
• 越來越多的醫療器械公司投資於生物醫學 3D 打印機，以滿足醫療保健行業日益增長的需求。
• 更多科學家與科技公司合作，專門設計用於器官和骨骼置換的 3D 打印機。
• 骨壞死或缺損的患者接受可以恢復運動的 3D 打印。

要評論的問題

• 您認為 3D 打印技術還能在哪些方面支持醫療領域？
• 3D 打印植入物的潛在挑戰是什麼？