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3D列印客製化貓咪手術用的膝關節

寵物如果需要人工關節,3D列印可以幫忙嗎?

近幾年來,不時在報章媒體,看到政府單位和各大醫學中心,成立3D列印的醫學應用中心。工研院甚至計畫,推出3D列印的商業化設備,朝製程設備和材料自主化前進,特別是醫學方面的應用。打造台灣嘉義到屏東,成為3D列印和雷射的重要城市。招募醫材廠商進駐。其實,不只在台灣,國外各個知名醫療器材大廠,也紛紛建立3D列印輔助研發的整合中心。即是結合3D列印、電腦輔助設計和電腦輔助工程來幫助公司產品研發的單位。那麼,在醫學上,3D列印究竟能做些什麼? 這篇我們為您介紹一個3D列印應用在寵物膝關節置換的例子。

寵物有專用的人工膝關節嗎?

貓咪西拉諾的左後腿得了骨癌,牠的主人希望讓牠得到最好的治療並恢復健康。放射治療成功的消除了腫瘤,西拉諾的病情大為緩解。但由於腫瘤的侵蝕,西拉諾的股骨膝蓋端留下破壞的痕跡,因為疼痛,導致他無法再使用膝關節。通常在這種情況下,醫生會選擇截肢。然而,體重有26磅的西拉諾不能只用三隻腳來支撐他的體重。所以,西拉諾的主人邀請了經驗豐富的獸醫和骨科專家醫師Denis Marcellin-Little及其長期合作的北卡羅萊納州立大學工業及系統工程學教授 Ola Harrysson,為自己心愛的寵物量身訂製了一個解決方案。

3D列印製作貓咪用的膝關節

Marcellin-Little醫師和Harrysson教授使用3D模型資料來層層構建模型超過10年。截肢手術會讓希拉諾少一隻腳,3D列印可以提供西拉諾一個理想的解決方案。因為它能按照嚴格的規範建構微小且精細的零件。因此,西拉諾成了第一隻施行全膝關節置換術的貓。首先,研究員使用醫學影像技術掃描西拉諾的後腿,Marcellin-Little醫師和Harrysson教授使用軟體,將電腦斷層的影像生成西拉諾後腿的精確3D模型。接下來,與他們合作的動物植入物公司,根據這個貓咪後腿的3D模型,修改現有的為小狗設計的膝部植入物,產生一個依據西拉諾腿部精確結構去設計的新型小型植入物模型。將這個模型利用3D列印技術列印出來,成功地實現該手術計劃。

3D列印的膝關節,兼顧強度和生物整合性

由於關節周圍的骨骼結構脆弱,植入物設計有用來固定到骨骼內的支架。材料選擇鈷鉻合金,這種金屬夠強壯,足以支持西拉諾的體重且耐磨損與拉扯。透過直接金屬雷射燒結建構的植入物,表面的網格和孔洞能夠幫助植入物與骨骼融為一體。這些特點,讓3D列印出來的植入物,比傳統植入物更為出色且具長期的穩定性,讓手術醫師在非常規的狀況下有額外的選擇機會。

手術後, 西拉諾又回到了他的家。雖然牠現在走路一瘸一拐,但他可以自由地使用他的關節來運動。隨著3D列印進入獸醫領域,貓咪們更進一步邁向九條命的境界。

文章參考:Materialise ;圖片來源:Jeffrey Beall CC Licensed。

【作者簡介】 BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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