解耦研究纳米孔尺寸和表面粗糙度对骨髓干细胞的粘附铺展分化的影响

供稿人:苏艳文，贺健康 供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

胸壁肿瘤在临床上很少见，广泛切除癌症和周围组织是最有效的治疗方法，以尽量减少潜在的局部复发。然而，广泛切除与较差的恢复效果和更多的手术并发症有关，以前的研究显示胸壁切除后呼吸并发症发生率高。临床实践中常用的刚性材料，包括钛板、钛网和聚丙烯网-甲基丙烯酸甲酯复合材料，传统上是手工定制的，在准确性和解剖适用性方面无法与三维打印(3DP)定制植入物竞争。

与金属植入物相比，聚醚醚酮的模量较低，其复合材料的机械强度与皮质骨相近，这可以最大限度地降低应力屏蔽效应。聚醚醚酮可透过射线，并与磁共振成像兼容。聚醚醚酮的使用将消除计算机断层扫描或核磁共振成像扫描中金属部件产生的伪影。因此，使用聚醚醚酮植入物修复胸壁缺损是可行的。本研究证明了使用3DP聚醚醚酮个体植入物修复胸壁缺损的可行性。

图1 患者CT图像与三维重建模型

图2 PEEK肋骨假体植入与固定

对患者进行切片厚度为0.90毫米的计算机断层扫描图像。以DICOM格式输出的CT扫描图像被导出到Mimics软件中，并使用Geomagic软件进行平滑操，三维模型如图1所示。先前的研究表明，有限元分析对于模拟所考虑的载荷条件下的假体响应和骨折是可行的。在前后动态载荷下，可以找到正常肋骨的脆弱部分，据此，工程师根据肋骨的主要曲率和形状设计了假体，并加强了薄弱部分和连接部分。使用熔融沉积技术制造的聚醚醚酮肋骨植入物必须进行外科级别的处理，包括超声波清洗、环氧乙烷灭菌和消毒监控。为了确保连接部分的稳定性，钛螺钉和钢丝用于固定聚醚醚酮植入物和残余肋骨或胸骨，如图2所示。

3DP PEEK植入物具有与胸骨或肋骨相似的弯曲和拉伸强度以及低弹性模量，不仅提供足够的支撑以保持胸部形状，而且对胸部运动的限制最小。因此，聚醚醚酮植入物似乎是胸壁重建的更好的替代材料。

参考文献：
Wang L, Huang L, Li X, Zhong D, Li D, Cao T, et al. Three-Dimensional Printing PEEK Implant: A Novel Choice for the Reconstruction of Chest Wall Defect. Ann Thorac Surg. 2019;107(3):921-8.