19283

۱۹۲۸۳

تحليل و مدل سازي يك ايمپلنت سفارشي به روش بايو پرينت سه بعدي با هدف پزشكي ترميمي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

93-94

۱۳۹۷/۲/۱۰

دكتر مهدي نويدبخش

مكانيك

هدف اين مطالعه طراحي پروتز نيم لگني براي بيمار مبتلابه ساركوماي استخواني مي¬باشد. به‌منظور بررسي عملكرد بيومكانيكي لگن بازسازي شده با پروتزهاي اختصاصي، مدل المان محدود مختص هر بيمار براي كل لگن بر اساس تصاوير سي‌تي‌اسكن بيمار ساخته شد. برش تومور لگن به دليل آناتومي سه بعدي پيچيده آن و مكان قرارگيري عمقي در نزديكي ساختارهاي حياتي،بسيار چالش‌برانگيز است. لذا برش موردنظر بايد با حساسيت و دقت بالا ايجاد گردد. ايمپلنت سفارشي جهت بازسازي نقص استخواني زماني مورداستفاده قرار مي‌گيرد كه جراح اطمينان يابد كه پهناي مرز برش به اندازه كافي بوده و جهت¬گيري صفحات برش موردنظر با ايمپلنت سفارشي منطبق مي‌باشد. در اين رساله چارچوب جديدي جهت انجام يك برش استابولار جزئي در بيمار مبتلابه تومور كندروساركوماي لگني و نيز بازسازي آن با استفاده از ايمپلنت لگني سفارشي در طي يك جراحي تك‌مرحله‌اي توصيف گرديده است. يك برش استخواني چندصفحه‌اي به‌صورت مجازي برنامه ريزي گشته و ايمپلنت منطبق با نقص استخواني به كمك كامپيوتر طراحي شد، سپس داده‌ها به‌صورت بيومكانيكي ارزيابي گشته و نمونه به روش چاپ سه بعدي پيش توليد گرديد. بافت شناسي نمونه توموري حاشيه برش واضحي را نشان داد. روش جديد كه به‌منظور كمك به برنامه ريزي جراحي با استفاده از تصاوير سي‌تي‌اسكن صورت مي‌گيرد، قادر است با طراحي ايمپلنت و اعتبارسنجي آن با نرم‌افزارهاي مهندسي و همچنين استفاده از فناوري چاپ سه بعدي، نه‌تنها بازسازي دقيق عضو پيوند شده را در يك جراحي تك-مرحله اي ممكن ساخته، بلكه ايمپلنت كاملاً سفارشي بوده و به‌صورت بيومكانيكي ارزيابي و مختص بيمار، طراحي گرديده است. جهت ارزيابي كارآيي باليني اين برنامه در جراحي‌هاي پيچيده تومورهاي استخواني، مطالعات بيشتر در يك جمعيت بزرگ‌تر مورد نياز است. لازم به ذكر است، تحليل المان محدود براي محاسبه توزيع تنش در لگن آسيب ديده انجام گرديد؛ مطالعات صورت گرفته بر روي عملكرد انتقال بار پروتز نشان مي‌دهد كه تحليل المان محدود پيش از ساخت سه بعدي پروتز حائز اهميت بالايي مي¬باشد. از مدل‌هاي المان محدود همچنين مي¬توان در مطالعه تومورهاي استخواني ديگر بخش¬هاي بدن نيز استفاده كرد. كليدواژه: بايو پرينت سه بعدي، ايمپلنت، پزشكي ترميمي، آناليز المان محدود (FEM)، آسيب-هاي لگني

1397/04/27

3d-Bioprinting, Modeling and Analysis of A Customized Implant With The Aim Of Regenerative Medicine

7/18/2018 12:00:00 AM

Abstract: Resection of a pelvic tumor is challenging because of its complex three-dimensional (3D) anatomy and deep-seated location with nearby vital structures. The resection is technically demanding if a custom implant is used for reconstruction of the bone defect as the surgeon needs to ensure the resection margin is sufficiently wide and the orientation of intended resection planes must match that of the custom implant. We describe a novel workflow of performing a partial acetabular resection in a patient with pelvic chondrosarcoma and reconstruction with a custom pelvic implant in a one-step operation. A multi-planar bone resection was virtually planned. A computer-aided design implant that both matched the bone defect and biomechanically evaluated was prefabricated with 3D printing technology. The 3D-printed patient-specific instruments (PSIs) were used to reproduce the same planned resection. The histology of the tumor specimen showed a clear resection margin. The errors of the achieved resection and implant position were deviating (1–4 mm) from the planned. The patient could walk unaided with a good hip function. . The use of this novel CT-based method for surgical planning, the engineering software for implant design and validation, together with 3D printing technology for implant and PSI fabrication makes it possible to generate a personalized, biomechanically evaluated implant for accurate reconstruction after a pelvic tumor resection in a one-step operation. Further study in a larger population is needed to assess the clinical efficacy of the workflow in complex bone tumor surgery. Keywords: 3D-Bioprinting , Implant , Regenerative medicine , Finite Element Analysis (FEA, FEM) , pelvic surgery , patient-specific instruments (PSIs)