供稿人:田玉聰、王玲 供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 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發(fā)。然而，廣泛切除與較差的恢復效果和更多的手術并發(fā)癥有關，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)-甲基丙烯酸甲酯復合材料，傳統(tǒng)上是手工定制的，在準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，其復合材料的機械強度與皮質骨相近，這可以最大限度地降低應力屏蔽效應。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斷層掃描或核磁共振成像掃描中金屬部件產生的偽影。因此，使用聚醚醚酮植入物修復胸壁缺損是可行的。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
對患者進行切片厚度為0.90毫米的計算機斷層掃描圖像。以DICOM格式輸出的CT掃描圖像被導出到Mimics軟件中，并使用Geomagic軟件進行平滑操，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計了假體，并加強了薄弱部分和連接部分。使用熔融沉積技術制造的聚醚醚酮肋骨植入物必須進行外科級別的處理，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。