3D 打印定制腕关节假体:突破传统局限,开启精准医疗新征程

【字体: 时间:2025年03月15日 来源:Journal of Zhejiang University-SCIENCE B 4.7

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  为解决腕关节疾病难题,研究人员开展 3D 打印定制腕关节假体研究,其展现前景,但仍需更多研究。

  ### 腕关节疾病与传统假体困境:亟待突破的医疗难题
在人体的骨骼系统中,腕关节就像一个精密的 “万向节”,灵活地掌控着手部的各种动作,从简单的握拳、伸展,到复杂的书写、弹奏乐器,都离不开它的协同运作。然而,腕关节却十分 “脆弱”,容易受到多种疾病的侵扰。创伤性和退行性关节炎、类风湿关节炎,以及远端桡骨巨细胞瘤等病症,不仅会让患者承受钻心的疼痛,还会严重限制手腕的活动能力,给日常生活和工作带来极大的不便。
当病情发展到一定程度,关节置换手术成为恢复腕关节功能的重要手段。但传统的关节假体却存在诸多弊端。就好比给手腕 “穿错了衣服”,形状与患者的骨骼难以完美匹配;植入物与骨骼之间的 “连接桥梁” 不够牢固,容易出现松动;而且假体内部结构不利于骨骼组织的长入,难以实现稳定的骨整合。这些问题导致传统腕关节假体的使用寿命较短,患者术后并发症较多,生活质量难以得到有效保障,也促使医学领域迫切需要寻找新的解决方案。

3D 打印助力腕关节假体革新:研究机构的探索之旅


为了攻克这些难题,浙江大学医学院附属第一医院骨科以及浙江省新华医院(浙江中医药大学附属第二医院)骨科的研究人员,踏上了探索 3D 打印定制腕关节假体的征程。他们的研究成果发表在《Journal of Zhejiang University-SCIENCE B》上,为腕关节疾病的治疗带来了新的曙光。

研究技术方法:3D 打印与临床对比研究的巧妙结合


研究人员主要运用了 3D 打印技术和临床对比研究方法。通过 3D 打印技术,能够根据患者的具体骨骼形态和疾病特征,量身定制个性化的腕关节假体,极大地提高了假体与患者骨骼的适配度。在临床对比研究方面,研究人员选取了不同病例进行分组观察,对比不同治疗方式下患者的术后恢复情况,为评估 3D 打印定制腕关节假体的疗效提供了有力的数据支持。

研究结果:3D 打印定制腕关节假体的优势初显


  1. 各代腕关节假体的特点与局限:腕关节假体的发展历经数代。第一代 Swanson 假体由硅胶凝胶制成,虽然能在一定程度上恢复腕关节的活动能力,但容易老化、损坏,引发硅胶滑膜炎、假体断裂等并发症。第二代 Volz 和 Meuli 假体,通过改进固定结构,增强了与骨骼的连接,但机械性能方面的不足,使得关节脱位、假体变形等问题时有发生。第三代的 Trispherical、Bi-axial 和 MWP III 假体,在设计上更贴合人体腕关节的生物力学特征,试图恢复腕关节的正常角度,但固定技术仍未取得重大突破,长期松动、下沉等问题依旧困扰着患者。第四代如 Universal 系列(I 型和 II 型)、REMOTION 和 Maestro 假体,在材料和固定方式上进行了改进,使用钴铬钼合金、钛合金等材料,提高了假体的稳定性和耐用性。其中,Universal II 假体应用广泛,REMOTION 假体灵活性更佳,Maestro 假体在八年随访中展现出 95% 的高生存率,能有效缓解疼痛、改善关节活动度。然而,传统假体与患者骨骼匹配度不佳的问题仍然存在,腕关节假体的十年生存率远低于膝关节(96.1%)和髋关节(95.6%)置换手术。
  2. 3D 打印定制腕关节假体的临床优势:与传统定制假体相比,3D 打印定制腕关节假体制造周期缩短了一周,能根据患者的独特解剖结构和疾病特征进行个性化定制。在临床对比研究中,针对 Campanacci III 级或复发性远端桡骨巨细胞瘤患者,接受 LARS? 与 3D 打印假体联合应用(L-P 组)治疗的患者,术后在临床症状、关节功能和影像学表现上,均优于接受骨关节异体移植(FA 组)的患者。在对远端桡骨巨细胞瘤患者的长期随访中发现,3D 打印假体在改善关节活动、力量和功能方面表现出色,且并发症相对较少,主要为半脱位和分离,未出现关节炎等严重并发症。
  3. 金属植入物面临的挑战:尽管 3D 打印定制腕关节假体取得了一定进展,但金属植入物的腐蚀问题不容忽视。金属离子与人体组织接触后会迅速释放,不仅限制了氧气的扩散,还会产生较高的毒性,对细胞功能产生不良影响,这也促使研究人员不断探索改进材料和技术,以提高骨植入物的成骨能力、骨传导性、抗菌性和生物相容性。

研究结论与意义:开启腕关节治疗精准医疗新篇章


综上所述,3D 打印技术为腕关节假体的个性化定制带来了显著优势,能够更好地恢复腕关节的生物力学特征,减轻假体对截骨平面的压力,降低下沉和松动风险,在缓解患者疼痛、改善关节功能方面效果显著。然而,目前 3D 打印定制腕关节假体的长期临床数据有限,仍需更多的研究来评估其长期疗效和并发症情况。同时,解决金属植入物的腐蚀问题,进一步优化材料和技术,也是未来研究的重要方向。这项研究为腕关节疾病的治疗开辟了新的道路,推动了精准医疗在腕关节置换领域的发展,有望让更多患者摆脱腕关节疾病的困扰,重拾生活的信心和便利。
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