德克萨斯大学与西南医学中心合作开发3D打印股骨模型，以推进骨科手术与治疗研究

2024年10月28日，南极熊获悉， 德克萨斯大学达拉斯分校（UT Dallas）的研究人员与UT西南医学中心的骨科医生合作，成功设计并测试了一种3D打印股骨模型，旨在提高外科手术的准备效率和治疗骨肿瘤的方法。

△3D打印股骨模型

该研究团队专注于股骨的中段，开发出了一套3D打印参数，为股骨的生物力学测试建立了精确的模型。研究指出，尽管这项技术具有巨大潜力，但仍需进一步研究以实现其在临床实践中的广泛应用。

△该研究成果已发表在《骨科研究杂志》上，题目为“3D打印股骨干生物力学测试-优化和验证”（传送门）

技术研发背景

目前，外科医生在进行生物力学研究以确定最佳手术方案时，通常依赖于捐赠的尸体或高成本的市售合成骨骼。这些方法不仅昂贵，耗时，且无法提供针对个别患者特定情况的解决方案。

△Li博士在实验室中评估3D打印的股骨

两年前，德克萨斯大学西南医学中心的研究人员与UT Dallas的3D打印技术专家Wei Li博士展开了合作，旨在开发一种成本更低、速度更快的骨科生物力学研究方法。Li博士表示：“外科医生需要了解骨骼的几何形状来制定手术计划，而3D打印技术使我们能够打印出与体内股骨几何形状相同的模型。”

在Li博士的指导下，UT Dallas机械工程博士生Kishore Mysore Nagaraja开发了多款3D打印股骨模型，并进行了机械性能和材料特性的一系列测试，以确保这些复制品尽可能接近真实股骨的生物力学性能。

Nagaraja博士表示：“这种跨学科合作为学生提供了宝贵的实践经验。直接从未来的使用者那里获得反馈，对我们研究的验证非常有益。”

3D打印成本更低的股骨模型

3D打印的骨骼复制品由聚乳酸（PLA）制成，这是一种生物基、低成本且可生物降解的材料，通常用于3D打印。设计的股骨模型代表股骨的中段，长约8英寸，直径近1英寸，并在生物力学测试中表现出了与人类股骨相当的性能。预计每根3D打印股骨的制造成本约为7美元。

Li博士指出，3D打印骨骼具有广泛的应用前景。例如，这种聚合物可以替代目前用于骨骼修复的其它材料，如钛金属。此外，研究人员还可以将肿瘤模型集成到3D打印骨骼中，用以测试不同的治疗方法。此外，复制品还可能用于促进人类骨组织的生长。

这项研究不仅展示了3D打印技术在医疗领域的巨大潜力，也为未来的个性化医疗和外科手术培训提供了新的可能性。随着进一步的研究和开发，3D打印股骨模型有望成为骨科领域的重要工具，为患者提供更为精准和个性化的治疗方案。

参与这项研究的德克萨斯大学西南医学中心的研究人员包括第一作者、骨科肿瘤外科医生Robert Weinschenk博士和手部及上肢外科医生Richard Samade博士。他们共同管理一家3D打印实验室，同时是骨科手术的助理教授，并且兼职从事生物医学工程。此外，Samade博士还负责整形外科工作。