研究人員受蟒蛇牙齒啟發(fā)3D打印仿生固定裝置，用于增強(qiáng)肩袖術(shù)后恢復(fù)
時(shí)間：2024-07-08 09:12 來(lái)源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年7月7日，來(lái)自哥倫比亞大學(xué)骨科和生物醫(yī)學(xué)工程教授
StavrosThomopoulos 博士及其團(tuán)隊(duì)從蟒蛇牙齒鋒利、向后彎曲的結(jié)構(gòu)中獲得靈感，利用 3D
打印技術(shù)制造出一種仿生設(shè)備，開(kāi)發(fā)出一種可用于修復(fù)肩袖組織的新型3D 打印醫(yī)療固定裝置，使得肩袖組織術(shù)后修復(fù)的強(qiáng)度幾乎增加了一倍。
△受蟒蛇牙齒啟發(fā)而制作的裝置示意圖，置于肌腱和骨頭之間。圖片來(lái)源：Iden Kurtaliaj/哥倫比亞工程公司。
他們的研究成果以題為“Python tooth–inspired fixationdevice for enhanced rotator cuff repair/受蟒蛇牙齒啟發(fā)的固定裝置，用于增強(qiáng)肩袖修復(fù)”的論文發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。
相關(guān)論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl5270
哥倫比亞大學(xué)Thomopoulos
博士的研究重點(diǎn)是肌腱骨修復(fù)方向，他們此次的研究成果對(duì)于治療肩袖撕裂至關(guān)重要。肩袖撕裂是最常見(jiàn)的肌腱損傷之一，據(jù)報(bào)道，每年美國(guó)有超過(guò) 1700
萬(wàn)人受到此類損傷的影響。損傷的發(fā)生率隨著年齡的增長(zhǎng)而增加，超過(guò) 40% 的 65
歲以上的人口會(huì)出現(xiàn)肩袖撕裂。這些撕裂會(huì)導(dǎo)致肩部力量喪失，從而導(dǎo)致患者疼痛、工作時(shí)間損失和娛樂(lè)活動(dòng)受限。肩袖撕裂通常發(fā)生在肌腱與骨的附著部位，肩袖修復(fù)的目的是恢復(fù)肌腱附著處的解剖結(jié)構(gòu)。
肩袖手術(shù)修復(fù)是恢復(fù)肩部功能的主要治療方法，美國(guó)每年進(jìn)行
60 多萬(wàn)例肩袖手術(shù)，花費(fèi) 30
億美元。然而，成功地將肌腱重新連接到骨頭上仍然是一項(xiàng)重大的臨床挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法通常會(huì)導(dǎo)致縫合線撕裂肌腱，這種現(xiàn)象稱為“縫合線拉出”或“奶酪線”。此外，肩袖目前手術(shù)后的失敗率很高，而且隨著患者年齡和撕裂嚴(yán)重程度的增加，失敗率也會(huì)增加。這些失敗率從輕微撕裂的年輕患者的
20% 到嚴(yán)重撕裂的老年患者的驚人的 94%。肩袖修復(fù)經(jīng)常會(huì)因?yàn)榭p合線在力量集中的兩個(gè)或四個(gè)抓握點(diǎn)處撕裂肌腱而失敗（圖1，A至C）。
圖1.用于肩袖修復(fù)的 3D 打印仿生裝置。
Thomopoulos所開(kāi)發(fā)的新型仿生裝置旨在緩解這一問(wèn)題。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量模擬、3D
打印和尸體實(shí)驗(yàn)，以完善設(shè)計(jì)。最終成果是彎曲底座上有一小排生物相容性樹(shù)脂齒。這些齒只有 3
毫米長(zhǎng)，旨在抓住肌腱而不切斷它，從而降低再次撕裂的風(fēng)險(xiǎn)。底座可以通過(guò) 3D
打印進(jìn)行定制，以適應(yīng)患者肱骨頭的特定曲率，從而增強(qiáng)裝置的有效性和個(gè)性化。
圖2.單個(gè)牙齒的優(yōu)化。
圖3.不同曲率比的單齒的機(jī)械特性。
圖4.齒列的機(jī)械特性。
論文主要作者 Iden Kurtaliaj 在攻讀博士學(xué)位期間在 Thomopoulos 博士和 Guy
Genin
博士的指導(dǎo)下領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他強(qiáng)調(diào)該裝置與現(xiàn)有的外科手術(shù)技術(shù)無(wú)縫集成。外科醫(yī)生可以將仿生裝置納入他們目前的手術(shù)中，以增強(qiáng)修復(fù)強(qiáng)度，而無(wú)需從根本上改變他們的方法。
展望未來(lái)，哥倫比亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)一種可生物吸收的仿制蟒蛇牙齒裝置，該裝置會(huì)隨著肌腱愈合而降解，從而進(jìn)一步提高其臨床實(shí)用性。他們還準(zhǔn)備與
FDA 舉行預(yù)提交會(huì)議，以促進(jìn)其創(chuàng)新裝置向市場(chǎng)的過(guò)渡。這一進(jìn)步代表著骨科手術(shù)向前邁出了重要一步，有可能改變肩袖損傷的治療格局。
(責(zé)任編輯：admin)
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