使用2D醫學影像進行3D打印模塊化定制大骨缺損支架

發布時間：2024-01-27 15:07 瀏覽次數：

增材制造技術（AM）革新了組織工程應用中用于患者個體化、三維復雜多孔結構支架的設計和制造。先進的圖像獲取技術、圖像處理和計算機輔助設計方法使得精確設計和增材制造解剖學符合患者個體情況的植入物和支架成為可能。然而這些復雜的技術可能需要花費大量時間、人力和金錢。此外，在緊急治療時，對于創傷患者可能沒有迅速獲得必要的成像和制造設備。本研究提出了一種新穎的設計和增材制造方法，用于開發模塊化和可定制的支架方塊，以適應患者的骨缺損區域。這些模塊化支架方塊可以根據二維（2D）醫學影像，快速組合成任何患者個體化支架，也能解決外科醫生無法使用3D打印機或無法等待手術過程中冗長的3D成像、建模和3D打印的問題。該方法首先通過開發骨表面建模算法，根據2D醫學影像測量重建患者骨骼模型，無需昂貴的3D成像或分割。該算法可生成患者個體化和平均骨模型。此外，還開發了一種仿生連續路徑規劃方法，用于根據2D數據或圖像直接制造具有所需生物力學特性的多孔支架方塊。作者應用該算法，設計的支架方塊使用基于擠出的AM工藝進行了3D打印。同時提供指導和說明，以協助外科醫生組裝支架方塊，實現患者個體化大骨缺損的自我修復。