可替代鈦合金，Lithoz陶瓷3D打印頜骨植入物首次植入人體

2024年7月7日，南極熊獲悉，奧地利開普勒大學(xué)醫(yī)院的外科醫(yī)生已成功將 3D 打印的陶瓷頜骨植入患者體內(nèi)，這是陶瓷材料首次應(yīng)用于此類手術(shù)。雖然 3D 打印植入物已在之前的手術(shù)中使用，但主要是鈦合金，這項(xiàng)關(guān)于陶瓷3D 打印的創(chuàng)新具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

頜骨萎縮是一種由于牙齒脫落導(dǎo)致頜骨退化的疾病，傳統(tǒng)假牙無法使用，這種疾病不僅會(huì)影響老年患者，還會(huì)影響患有嚴(yán)重牙齒疾病的年輕人。對于嚴(yán)重萎縮的患者，傳統(tǒng)治療通常需要多次手術(shù)和骨移植，而許多老年患者出于健康考慮無法接受這些治療。相反，這種新型植入物只需要一次手術(shù)，而且愈合時(shí)間縮短了 75%，創(chuàng)傷最小化。

這種植入物由生物相容性的氧化鋯制成，根據(jù)患者的身體結(jié)構(gòu)量身定制，確保定制貼合，這是傳統(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)的品質(zhì)。

△氧化鋯骨膜下植入物。圖片由 Lithoz 提供。

該項(xiàng)目由 19 個(gè)跨學(xué)科合作伙伴共同努力，由奧地利自動(dòng)化和機(jī)器人專家Profactor牽頭，并由歐盟“地平線2020”計(jì)劃資助。該項(xiàng)目旨在開發(fā)針對不同年齡相關(guān)病癥的 3D 打印患者專用植入物，以其先進(jìn)的陶瓷 3D 打印技術(shù)而聞名的奧地利公司Lithoz在制造植入物方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)該植入物的是維也納醫(yī)科大學(xué)的醫(yī)學(xué)物理和生物醫(yī)學(xué)工程中心，西班牙BTI 生物技術(shù)研究所和德國BioMed 創(chuàng)新中心也做出了重要貢獻(xiàn)。INKplant 項(xiàng)目是一項(xiàng)歐洲計(jì)劃，旨在通過 3D 打印推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)療，整合所有這些不同的專業(yè)知識，打造醫(yī)療解決方案。

Lithoz 的基于光刻技術(shù)的陶瓷制造(LCM) 技術(shù)對于制造高精度、定制化的植入物至關(guān)重要。這種方法允許高度的設(shè)計(jì)自由，從而可以根據(jù)個(gè)別患者的具體需求定制植入物。此外，通過使用氧化鋯（一種以強(qiáng)度高和與人體相容性好而聞名的陶瓷），Lithoz 表示植入物可以與患者的頜骨無縫結(jié)合。氧化鋯自 1980 年代起便用于醫(yī)療植入物，自 2000 年代初起用于牙科，由于其耐用性和與骨組織良好結(jié)合的能力，氧化鋯在醫(yī)學(xué)上已證明了其價(jià)值。

第一位病人

接受 3D 打印陶瓷植入物的患者面臨重大挑戰(zhàn)。由于健康狀況不佳，他失去了許多牙科植入物和骨移植，無法進(jìn)行包括手術(shù)在內(nèi)的進(jìn)一步常規(guī)治療。在用盡其他選擇后，由于嚴(yán)重的疤痕問題，他出于同情接受了新的植入物。他被轉(zhuǎn)介給林茨開普勒大學(xué)醫(yī)院的醫(yī)學(xué)和牙科外科醫(yī)生 Christoph Staudigl。

△DDr.Christoph Staudigl 和 Michael-Malek 博士。圖片由開普勒大學(xué)診所提供。

Staudigl 決定繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)創(chuàng)新手術(shù)。維也納醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)物理和生物醫(yī)學(xué)工程中心與 Staudigl 合作率先進(jìn)行了定制設(shè)計(jì)。手術(shù)在一次手術(shù)中完成。盡管存在一些預(yù)期的傷口愈合問題，但植入物在 60 天后顯示出臨床穩(wěn)定性，并且與鈦相比，氧化鋯具有更好的軟組織相容性。此外，它還展示了其更廣泛應(yīng)用的潛力。

3D 打印頜骨植入物通常使用鈦合金材料，此次手術(shù)是首次使用 3D 打印陶瓷骨膜下頜骨植入物，讓我們看到了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域新的重大進(jìn)展。例如，在2012 年荷蘭一名 83 歲的婦女接受了 3D 打印鈦下頜骨植入物，這是鈦植入物首次此類手術(shù)。此后，許多手術(shù)都使用 3D 打印鈦植入物進(jìn)行頜骨重建，特別是針對患有腫瘤或嚴(yán)重創(chuàng)傷的患者。2017 年，威爾士莫里斯頓醫(yī)院進(jìn)行了首例頜骨重建手術(shù)，將傳統(tǒng)骨移植與 3D 打印鈦植入物相結(jié)合。隨后，在 2022 年，一名患有頭頸癌的患者接受了定制的3D 打印鈦下頜骨植入物。

△手術(shù)涂藥器上的氧化鋯骨膜下植入物。圖片由 Lithoz 提供。

3D 打印鈦合金頜骨植入物是之前手術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，此次使用陶瓷頜骨植入物的成功手術(shù)標(biāo)志著醫(yī)療技術(shù)的重大進(jìn)步。它為牙科和頜面外科的未來發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，消除了骨移植的需要并縮短了恢復(fù)時(shí)間。目前正在準(zhǔn)備進(jìn)行臨床試驗(yàn)，以系統(tǒng)地驗(yàn)證植入物的有效性，該植入物將獲得專利并被用作醫(yī)療器械。雖然此次手術(shù)中使用的植入物是由 Lithoz 開發(fā)和制造的，但未來的植入物將由BioMed Centre 的子公司Agensmed使用 Lithoz 3D 打印機(jī)制造。此次試驗(yàn)旨在確保植入物的可靠性和安全性，以便廣泛用于臨床。