כיצד 3D-Printed Spinal Implants משנים את התכנון הסורי ו-Outcomes

ניתוח ספינל עמד הרבה זמן על הגבול של חדשנות אורתודואידית ונוירורגית, שבו השולי בין הצלחה לסבך לעתים קרובות מתפתל על הדיוק של המכשיר והשתלים המתאימים. במהלך העשור האחרון, ייצור תוספים - הידוע בעיקר כדפסת תלת מימד - צמח כח טרנספורמטיבי בתחום זה.

3D-Printed Spinal Implants

שתלים ספין-סוליים מודפסים הם ספציפיים לחולה או סטנדרטיים התקנים המקובעים שכבתיים באמצעות תהליכים לייצור תוספים.בניגוד שתלים קונבנציונליים שהם יצולים, מזויפים, או ממכונה מצורות מלאי, שתלים אלה בנויים ישירות ממודלים דיגיטליים שמקורם בסימולציה גבוהה של פתרונות - כמו סגסוגת HD-ply computed tomography (CT) או הדמיה מגנטית (MRI) של המטופל המיוצרים על ידי שבבים מורכבים כגון ⁇ tium-ofic).

הנפוץ ביותר טכנולוגיות הדפסה 3D עבור שתלים ספינל כוללים התכה לייזר סלקטיבית (SLM) ואלקטרון beam נמס (EBM), שניהם ממזגים אבקת מתכת לתוך מבנים מוצקים עם דיוק גבוה. שיטות אלה מאפשרות גימטריה פנימית מורכבת - כגון רשתות ⁇ דמויות-טרקלריות - המחקה את המאפיינים המכניים של ביטול מוחלטים כאלה לא רק להפחית את הפחתת הגמישות (ה) אלא גם הגנה קפדנית).

שתלים מותאם לניתוחים מורכבים, עיוותים חמורים (למשל, פיסול, kyphosis), או ניתוחי גידול שבהם שתלים סטנדרטיים אינם יכולים להשיג מתאימים מספיק.עם זאת, אפילו "סטנדרט" 3D- מודפס הכלובים ספינal (למשל, מכשירי היתוך בין גוף) יכולים לשלב תכונות משטח משופרות לשיפור יציבות ומיזוג.

תהליך הייצור

זרימת העבודה של השתלת ספין-לונד 3D-מותקן מתחילה עם הדמיה רפואית. סריקת CT של פלח הספין-ל המושפעת מפורצת תוכנה מיוחדת כדי ליצור מודל דיגיטלי תלת-ממדי של ה- 3D והבניינים הסובבים. מנתחים משתפים פעולה עם מהנדסים כדי לעצב את השתל: קביעת מסלול המברגים, מדפי כלוב, זוויות אלוטיות, וגודל עבור סגסוגת אופטימלית של אוטציה, לאחר כמה שבועות, כלומר, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, כדי למדוד את ה-ה של תהליך רגולטורית, אם הוא מספר שבועות, כלומר, כלומר, כלומר, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, אם כן, כדי לתקן את השכבת, כדי לתקן את השכבת, לאחר מכן, אם הוא מספר שבועות של תאים של תאים של טיפול, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, סוללת טיפול מתכת, סוללת

יתרונות מרכזיים על פני שתלים מסורתיים

שתלים ספיןאלים - בין אם הכלובים סטטיים, מוטות או ברגים - הם בעלי מבנה המוני במידות סטנדרטיות. בעוד עיצובים התפתחו, הם לא יכולים לקחת בחשבון באופן מלא את יכולת האנטומית העצומה בקרב מטופלים. 3D- מודפס מטפלות זה מגבלה ראש על, המציעה כמה יתרונות קליניים נפרדים.

התאמה לא מתאימה

מכיוון שכל השתל מיועד מהנתונים של המטופל עצמו, ההתאמה היא גבוהה במידה ניכרת.זה קריטי במיוחד בעמוד השדרה הצווארי וה lumbosacral, שבו אפילו פגמים קטנים ב curvature או conplate contour יכול להוביל ל subsidence (שטיפה של השתל לתוך הגוף הבלוט), פסאודורציה, או מקטע צמוד של deplate-traated-plate יכול להוביל לשחיקה ולהפחית את המברגים בזמן החיתוך, או לחיתוך זמן מכווץ.

זמן קצר והפסד דם

תכנון מוקדם עם מודלים ספציפיים לחולה ומדריכים מבטל שלבים רבים אשר באופן מסורתי להסתמך על ניסיון המנתח וניסוי-וטרור במהלך המקרה. עם השתלת 3D מודפס כי בדיוק מתאים הפגם, המנתחים יכולים להציב אותו עם ביטחון ללא בדיקה חוזרת עם פלואורסקופיה. מחקרים דיווחו על הפחתת זמן פעיל עד 20-40% לשיקום מורכב, יחד עם עצירות ירידה באובדן הדם וההרדמה.

ההרחבה אוסאולינייטב ו- Fusion

מבנים פוריים עם גדלים פואר מבוקרים (בדרך כלל 300-800 מיקרומטר) ונפיחות גבוהה (60–80%) להקל על גידול העצם וvascularization.בניגוד משטחים מתכת חלק שיכולים לגרום פיברפוס encapsulation, המרקם המחוספס של 3D-rated מתכת מושתתתתתתתתתתתתתתתתתתתמת (Ricd) ו-d) זה תיקון ביולוגי יכול להפחית את קצב הפירוק אמין יותר של דלקת ריאות ודלקת צוואר הרחם (Fredation) ו-Fredated) ו-Ficronicronicronicd) ו-Fredated (Ricd) לדלקת ריאות (Ricated) ו-Ficated) הן סגסוגת אחוריתולעת) ו-Ricialated מתכת ממולתולעת) ו-Ricated מתכת (Ricated) לדלקת ריאות (Ricated) ו-Ricialated מתכת מ-Ricated) ו-Ricated מתכת מזרז יותר (Ricated מתכת מ-Ricated) מקדם החזקות יותר (Ricated) מקדם החזקות יותר (Ricronated מתכת מזרז יותר (Ricated מתכת מ

חופש עיצוב לפתולוגיה מורכבת

עבור חולים עם גידולי ספינל המחייבים סך או חלקית של ניתוח ריצוף (spondylectomy), הדפסה תלת-ממדית מאפשרת יצירת תחליף גוף קונבנציונאלי המתאים לצורה המדויקת של העצם המחוספסת. שתלים אלה יכולים לשלב חורים, חלקי צמיגים המיוצרים, ואפילו נקודות מצורפות עבור כלי חד-צדדיים ביצירה חד-צדדית.

השפעה על תכנון כירורגי Preoperative

הזמינות של מודלים אנטומיים מודפסים 3D - העתקים פיזיים של עמוד השדרה של המטופל - יש מהפכה הכנה כירורגית.גם כאשר השתל הסופי הוא לא 3D מודפס, היכולת להחזיק מודל בקנה מידה מלא של ה- vertebrae ותרגול מיקום בורג או osteotomies מקטין את אי הוודאות. מנתחים יכולים לדמות תמרונים מורכבים, לזהות מלכודות פוטנציאליות (למשל, מסלול צוואר הרחם, או אדורגן), או קו רוחביטרנטיבות).

במרכזי עמוד השדרה המובילים רבים, התוכנית הניתוחית בנויה כעת סביב המודל הווירטואלי של השתל עצמו.שימוש בעיצוב ממוחשב (CAD) תוכנה, הצוות הניתוח יכול להפוך את הניתוח או התיקון הדרושים כדי להתאים את המכשיר מותאם אישית. חתכת מדריכים - בתבניות מודפסות תלת-ממדיות שמתאימות העצם של המטופל - מיוצרים לעתים קרובות לצד השתל כדי להבטיח כי עצם זה בדיוק להתאים את הגישה של הנימוספרה ולהפחית את הגמישות המודרך.

Rehearsal ואימון

מודלים מודפסים תלת-ממדיים הם גם בלתי-סבירים לחינוך תושב ומקרי כירורגית יכולים לתרגל מדכאים מורכבים או כלי על העתק ריאלי, מאיצים את עקומת הלמידה שלהם. עבור מקרים נדירים או מאוד לא טיפוסיים, הצוות הניתוחי כולו יכול לאסוף סביב המודל כדי לדון בתוכנית, לטפח תקשורת ולהפחית את הסבירות של הפתעות לא פעיל.

תוצאות קליניות וראיות

(הגוף ההולך וגדל של ראיות קליניות תומך ביתרונות של שתלים תלת-ממדיים של ספין-אנליזה של מחקרים השוואתיים מצא כי חולים שקיבלו כלובים מודפסים 3D עבור היתוך של lumbarbody היו בעלי שיעורי היתוך גבוהים יותר (95.2% לעומת 88 שנים) ושיעורי תת-קרקעי נמוך (2.1% לעומת 8.4%) בהשוואה לחולים שקיבלו PKEE אוtanirdirdumird (Fte) בהתאמה ל-Fteated) בהתאמה ל-D.

תוצאות מדווחות לחולה גם משקפות התאוששות מהירה יותר.זמני הפחתה ופחות צורך בקשיים שלאחר הניתוחים מאפשרים גיוס מוקדם יותר. במקרים של עמוד השדרה, שתלים מותאמים אישית נקשרו עם שיקום טוב יותר של איזון חיסטאלי ושיעורים נמוכים יותר של dysphagia בהשוואה ל- off-shelf לוחיות אחוריות. בעוד נתונים לטווח ארוך מעבר 5 שנים עדיין מתעוררים, נקודות מגמה עמידות לעבר תיקון ושיעורי תיקון נמוך יותר.

המונחים: Custom Cranioצוואר צומת Implant

יישום ראוי לציון הוא בצומת צוואר הרחם cranio, שבו האנטומיה הוא משתנה מאוד ושתלים מסורתיים לעתים קרובות נכשל.אחד מקרה שפורסם תיאר מטופל עם בוזמת Bsilar וחוסר יציבות atlantoaxial שעבר מותאם אישית 3D-rated titanium occipito צוואר הרחם צלחת.השתל מתאים את העקמומיות של המטופל, בדיוק המאפשר מברג ללא הפרה של מבנים חיוניים.

שיקולים ושיקולי איכות

ההקדמה של שתלים מודפסים 3D לפרקטיקה קלינית מלווה פיקוח רגולטורי קפדני. בארצות הברית, מינהל המזון והתרופות (FDA) מסווגת את רוב ההשתלות הספין-ממדיות כמכשירים מסוג II או מחלקה III. שתלים מותאמים אישית המיועדים לחולים בודדים עשויים להיות פטורים מדרישות התראה קדם-שיווק מסוימות, אך יצרנים חייבים לעמוד בתקנות מערכתיות איכותיות ובבקרת עיצוב.

בתי חולים ומנתחים חייבים גם לשקול sterilization, בדיקות ביו-תחרותיות, ואימות מכני. כי כל השתל מותאם אישית מיוצר בנפח נמוך, יצרנים מסתמכים על סימולציה ומבחן לא הרסני כדי להבטיח שלמות מבנית.האגודה האמריקנית לבדיקת חומרים (ASTM) פיתחה סטנדרטים (למשל, ASTM F3301) במיוחד לייצור של מכשירים רפואיים, אבקת כיסוי איכות, אוריינטציה, ופוסט-מעבד.

(FLT:0) ,ImportlyFLT:1, לא כל השתל צריך להיות מותאם אישית. חברות רבות לייצר כיום "סטנדרט" 3D- מודפס עם עיצובים ⁇ מותאמים כי הם בגודל דומה להשתלים מסורתיים אבל מציעים תכונות ביומכניות גבוהות יותר.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה, אימוץ נרחב של שתלים תלת-ממדיים מודפסים עומד בפני כמה מכשולים.עלות נשאר מחסום ראשוני: שתלים מותאמים אישית יכולים לעלות פי שניים עד ארבע יותר מאשר קונבנציונאליים, וקודי החזר ביטוח עבור מכשירים ספציפיים לחולה עדיין מתפתחים.זמן עיצוב-ל-השתלות - אפילו במקרים מתוכנתים - תיאום בין מרכזי הדמיה, מהנדסים וגופים רגולטוריים, אשר עלולים להיות לא ניתן לבצע טראומה.

יתר על כן, התנהגות העייפות ארוכת הטווח של מתכות בעלות 3D תחת עומס השדרה המחזורי עדיין לא מאופיינת לחלוטין. בעוד בדיקות מכניות ראשוניות מבטיחות, המבנים הפנימיים המורכבים יכולים ליצור עלייה בלחץ שעלול להוביל לכישלון מאוחר - במיוחד בחולים העוסקים ברמות גבוהות של פעילות גופנית. המנתחים חייבים גם להיות מודעים לכך שהסרת השתלת ⁇ מכוננת היטב, אם נעשה צורך, הוא יותר מאשר תמצית של כלוב; עשוי להיות מאתגר את הקשר החלקה.

לבסוף, עקומת הלמידה עבור מנתחים וצוות בית החולים לא ניתן להישמר.תתת תוכניות שתלים מותאמות אישית, באמצעות מדריכי חיתוך מודפסים תלת-ממדיים, ולוודא התאמה תוך-פעולה דורשת הכשרה נוספת.אינטגרציה עם מערכות ניווט קיימות ורובוטיקה משתפרת, אך לא לכל המרכזים יש גישה לטכנולוגיות אלה.

כיוונים עתידיים

מחקר מתמשך מבקש להרחיב את היכולות של שתלים תלת-ממדיים מסובכים מעבר לצורות מתכת סטטיות.שתלים ביורסאורבable מודפסים מפולימרים כגון פוליcaprolactone (PCL) או מתרכובות מחוזקות נחקרות עבור חולים pediatric, שבו שתלים ידידותיים צמיחה המתמוססים לאורך זמן יכולים להימנע מהצורך בניתוחים מרובים.

גבול נוסף הוא שילוב של טכנולוגיית חיישן לשתלים תלת-ממדיים. החוקרים יש מדפי זנים משובצים ומודולים תקשורת אלחוטיים בתוך הכלובים בעמוד השדרה כדי לפקח על שיתוף עומס בזמן אמת וסטטוס היתוך לאחר ניתוח.

כמו חומרת הדפסה תלת מימדית הופכת מהירה וזולה יותר, בשלב של ייצור טיפול - שבו בתי חולים מייצרים את השתלים שלהם באתר - עשוי להיות אפשרי.זה יקטין באופן דרסטי את זמני ההובלה ויאפשר באמת באותו יום ייצור מותאם אישית עבור מקרים דחופים.ה- FDA כבר הוציא הדרכה לייצור של טיפול בשלב טיפול של מכשירים רפואיים, פתח את הדלת לייצור בית (FLT:0: FLT: FLT: 1.

לבסוף, בינה מלאכותית (AI) ואלגוריתמים עיצוביים של החברה מתחילים להתאים את תהליך עיצוב השתל.על ידי קלט סריקות CT של המטופל ואת הפרמטרים הביומכניים הרצויים של המנתח, AI יכול לייצר עשרות עיצובים של מועמדים בתוך דקות, אופטימיזציה לעוצמה, פורוזיות וקלות של השתלה. גישה זו אנושית-ב-ב-תועלת יכולה לדמוקרטי גישה להתאמה אישית לתאים קטנים יותר ומרכזי עמוד השדרה הנמוכים יותר.

מסקנה

(השתלים הספין-ממדיים של ספין-אל-מוטבעים מייצגים שינוי פרדיגמטי באופן שבו המנתחים ניגשים לשיקום ספין-ממדי.על ידי שילוב האנטומיה הספציפית של המטופל עם חומרים מתקדמים ואדריכלות ידידותית ביולוגית, מכשירים אלה לשפר את זמן הניתוח, ומשפרים את תוצאות ההיתוך 3 בעוד אתגרים בעלויות, רגולציה, והדרכה מתמשכת, מסלול החדשנות הוא ברור: תוספת ייצור תמשיך לדחוף את הגבולות של מה שניתן בניתוח ספין-פי: