Maschinenbauingenieure an der Universität Texas in Dallas haben einen bahnbrechenden 3D-gedruckten Femur entwickelt, der die chirurgische Vorbereitung verbessern und die Behandlung von Knochentumoren vorantreiben soll. Diese Innovation, das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit orthopädischen Chirurgen am UT Southwestern Medical Center, wurde im Journal of Orthopaedic Research veröffentlicht.
Die Forschung konzentriert sich auf spezifische 3D-Druckparameter für die femorale Mittelachse und schafft eine Grundlage für die Verwendung des künstlichen Knochens in biomechanischen Tests. Obwohl die Technologie erhebliches Potenzial zeigt, sind weitere Studien erforderlich, bevor sie in die medizinische Praxis integriert werden kann.
Traditionell verlassen sich Chirurgen auf Leichname oder kommerziell verfügbare synthetische Knochen für biomechanische Forschung und chirurgisches Training. Diese Ressourcen können kostspielig, schwer zu beschaffen und möglicherweise nicht auf die individuellen Bedürfnisse der Patienten zugeschnitten sein.
Auf der Suche nach einer effektiveren Lösung arbeiteten Forscher des UT Southwestern, darunter der orthopädische Onkologe Robert Weinschenk und der Handchirurg Richard Samade, mit Wei Li, einem Experten für 3D-Druck an der UT Dallas, zusammen.
Li erklärte: "Um Operationspläne zu erstellen, müssen Chirurgen die Geometrie des Knochens kennen. Mit 3D-Druck können wir das Femurmuster mit der gleichen Geometrie wie das Femur im Körper drucken."
Der Doktorand Kishore Mysore Nagaraja von der UT Dallas leitete die Entwicklung der Femurreplikate in Lis Comprehensive Advanced Manufacturing Lab. Er führte eine Reihe von Tests durch, um sicherzustellen, dass die mechanischen Eigenschaften und Materialeigenschaften der künstlichen Knochen den echten Femuren sehr ähnlich sind.
Nagaraja äußerte: "Diese Zusammenarbeit ist das Beste, was ein Student sich wünschen kann. Eine Bewertung meiner Testforschung direkt von den Ärzten zu erhalten, die sie verwenden werden, ist eine sehr gute Validierung unserer Forschung."
Der 3D-gedruckte Femur, der aus Polymilchsäure – einem biologisch abbaubaren Polymer – besteht, misst fast 20 Zentimeter in der Länge und etwa 2,5 Zentimeter im Durchmesser. Bemerkenswerterweise beträgt die Produktionskosten für jeden Femur nur 7 Dollar, und die biomechanischen Eigenschaften sind mit denen menschlicher Femuren vergleichbar.
Die Technologie bietet vielversprechende Möglichkeiten für weitere Anwendungen, da sie möglicherweise traditionelle Knochenmaterialien wie Titan ersetzen kann. Darüber hinaus erwartet Li, dass es möglich sein wird, Tumoren auf diesen Femurmodellen zu drucken, um Behandlungen zu testen, oder sogar diese Repliken zu verwenden, um menschliches Knochengewebe in der Zukunft zu züchten.