供稿人:田玉聰、王玲 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實驗室 發(fā)布日期：2020-12-24
胸壁腫瘤在臨床上很少見，廣泛切除癌癥和周圍組織是最有效的治療方法，以盡量減少潛在的局部復(fù)發(fā)。然而，廣泛切除與較差的恢復(fù)效果和更多的手術(shù)并發(fā)癥有關(guān)，以前的研究顯示胸壁切除后呼吸并發(fā)癥發(fā)生率高。臨床實踐中常用的剛性材料，包括鈦板、鈦網(wǎng)和聚丙烯網(wǎng)-甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料，傳統(tǒng)上是手工定制的，在準(zhǔn)確性和解剖適用性方面無法與三維打印(3DP)定制植入物競爭。
與金屬植入物相比，聚醚醚酮的模量較低，其復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度與皮質(zhì)骨相近，這可以最大限度地降低應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。聚醚醚酮可透過射線，并與磁共振成像兼容。聚醚醚酮的使用將消除計算機(jī)斷層掃描或核磁共振成像掃描中金屬部件產(chǎn)生的偽影。因此，使用聚醚醚酮植入物修復(fù)胸壁缺損是可行的。本研究證明了使用3DP聚醚醚酮個體植入物修復(fù)胸壁缺損的可行性。
圖1 患者CT圖像與三維重建模型
圖2 PEEK肋骨假體植入與固定
對患者進(jìn)行切片厚度為0.90毫米的計算機(jī)斷層掃描圖像。以DICOM格式輸出的CT掃描圖像被導(dǎo)出到Mimics軟件中，并使用Geomagic軟件進(jìn)行平滑操，三維模型如圖1所示。先前的研究表明，有限元分析對于模擬所考慮的載荷條件下的假體響應(yīng)和骨折是可行的。在前后動態(tài)載荷下，可以找到正常肋骨的脆弱部分，據(jù)此，工程師根據(jù)肋骨的主要曲率和形狀設(shè)計了假體，并加強(qiáng)了薄弱部分和連接部分。使用熔融沉積技術(shù)制造的聚醚醚酮肋骨植入物必須進(jìn)行外科級別的處理，包括超聲波清洗、環(huán)氧乙烷滅菌和消毒監(jiān)控。為了確保連接部分的穩(wěn)定性，鈦螺釘和鋼絲用于固定聚醚醚酮植入物和殘余肋骨或胸骨，如圖2所示。
3DP PEEK植入物具有與胸骨或肋骨相似的彎曲和拉伸強(qiáng)度以及低彈性模量，不僅提供足夠的支撐以保持胸部形狀，而且對胸部運(yùn)動的限制最小。因此，聚醚醚酮植入物似乎是胸壁重建的更好的替代材料。