Una strategia innovativa per il trattamento del difetto osseo femorale segmentario metafisario di grandi dimensioni utilizzando design personalizzato e protesi microporose stampate in 3D: una prospettiva clinica da studiare

Terzo ospedale dell’Università di Pechino: Caso di studio di cinque pazienti con protesi microporose stampate in 3D

I ricercatori del Terzo Ospedale dell’Università di Pechino si stanno concentrando sui vantaggi della stampa 3D in ortopedia, sottolineando le loro scoperte nel recente pubblicato ‘ Una strategia innovativa per il trattamento del difetto osseo femorale segmentario metafisario di grandi dimensioni utilizzando design personalizzato e protesi microporose stampate in 3D: una prospettiva clinica da studiare “.

Incentrato sulla sicurezza e sulla funzionalità delle protesi microporose stampate in 3D, lo studio ha seguito i pazienti, ciascuno con un difetto osseo segmentario a forma irregolare del femore, di solito il risultato di un’infezione o di un incidente traumatico. Quest’area è difficile da trattare per i medici a causa della sua ampia area, nonché della sua forma unica e di ciò che spesso costituisce un grave danno per quanto riguarda la stabilità meccanica del paziente nell’area metafisaria. Le sfide si trovano in tutte le aree tradizionali per il trattamento, sia per quanto riguarda le spese o la mancanza di efficacia nel trattamento.

La stampa 3D offre nuove strade per la ricostruzione complessa dell’arto post traumatico a causa del potenziale successo con impianti specifici per paziente. Indagando ulteriormente, i ricercatori hanno condotto i loro studi clinici presso il Terzo Ospedale dell’Università di Pechino nel periodo 2017-18, con i pazienti partecipanti che hanno deciso di provare una protesi in titanio microporoso stampata in 3D combinata con fissazione intramidollare senza innesto osseo.

Alla fine, sono stati reclutati cinque pazienti con difetti ossei metafisari di forma irregolare, con piena comprensione del processo, dall’intervento chirurgico al periodo di recupero. Ogni paziente ha ricevuto un impianto in titanio stampato in 3D specifico per paziente da Shandong Weigao Orthopaedic Device Company Limited con aggiunta di fissazione interna.

I cinque pazienti avevano 52,6 anni, in media, con due uomini e tre donne partecipanti. Dopo il caso di studio, sono stati seguiti per poco più di 16 mesi. Per la maggior parte, c’era un ‘buona stabilità’ dopo l’intervento chirurgico, e i punteggi delle articolazioni dell’anca Harris erano i seguenti: eccellente in 2 casi, buono in 2 casi, giusto in 1 caso. Per il punteggio HSS, le articolazioni del ginocchio erano buone in quattro casi, al centro in uno, e il buon tasso era dell’80 percento.

Caratteristiche generali dei 5 pazienti

“La progettazione dell’impianto deve prendere in considerazione una serie di fattori critici, inclusi aspetti meccanici, anatomici e funzionali, unici per ciascun caso per consentire al costrutto composito di integrarsi con successo”, hanno affermato i ricercatori. “La protesi adotta un normale design a micropori con elemento dodecaedro, con porosità di circa il 70%, dimensioni dei pori di (625 ± 70) µm, modulo elastico di (1200 ± 48) MPa e resistenza a compressione di (66 ± 0,5) MPa.”

“L’interfaccia progettata microporosa può fornire non solo resistenza torsionale, ma limita anche il potenziale di taglio nell’interfaccia osso / impianto.”

La protesi deve essere fabbricata tenendo presente l’anatomia del paziente e la configurazione originale dell’osso. I difetti delle ossa lunghe di solito presentano un lato metafisario di forma irregolare mentre i lati diafisari sono più cilindrici. Le placche laterali diventano necessarie per un ulteriore rinforzo quando l’estremità distale della protesi è troppo vicina all’articolazione del ginocchio o nel caso di una qualità ossea residua distale inferiore.

Gli impianti sono stampati in 3D tramite fusione del fascio di elettroni. Dopo la post-elaborazione, vengono inviati al chirurgo per l’ispezione finale prima della sterilizzazione e dell’impianto nel paziente.

“… Abbiamo scoperto che l’osteogenesi si verificava all’estremità di contatto dell’osso e della protesi, il callo aumentava gradualmente e strisciava lungo la periferia della protesi e attorno alla superficie di contatto della protesi. Le radiografie non hanno mostrato complicazioni come allentamento o cedimento dell’impianto, e i nostri esperimenti sugli animali hanno mostrato che l’osteogenesi era completamente inserita nella protesi e strisciava da entrambe le estremità nel poro della protesi “, hanno affermato i ricercatori.

Un maschio di 61 anni aveva una frattura aperta del femore bilaterale causata da un incidente automobilistico. A: debridement e ORIF sono stati fatti. Sfortunatamente, c’era un difetto osseo infettivo. B: è stato eseguito il debridement di tutto l’osso infetto, il distanziatore in PMMA e la fissazione esterna. C: l’arto interessato è circa 3 cm più corto dell’arto controlaterale. D, E: i raggi X postoperatori hanno mostrato che la protesi si adattava bene all’area del difetto. F: la lunghezza degli arti colpiti è stata quasi ricostruita. G, H: 1 mese di radiografia post-operatoria ha mostrato una buona posizione della protesi e della fissazione interna, formazione di callo all’interfaccia protesi-osso (freccia rossa). I, J: la radiografia post-operatoria di 12 mesi ha dimostrato una buona integrazione ossea dell’interfaccia protesi-osso (freccia gialla). Nessun segno di cedimento, collasso dell’impianto o perdita di correzione. K, L: funzione del ginocchio.

A, B: una donna di 42 anni ha una frattura aperta del femore destro causata da un incidente automobilistico 3 anni fa. C, D: debridement e ORIF sono stati fatti. E, F, G: radiografia e TC hanno mostrato non unione e grande difetto osseo segmentario. Gli esami clinici e di laboratorio escludono l’infezione. H: debridement dell’osso non vitale e tessuto fibroso interposto, 19 distanziatore PMMA è rimasto nel difetto per 8 settimane, durante il quale è stato progettato e prodotto l’impianto. I, J: i raggi X postoperatori hanno mostrato che la protesi si adattava bene all’area del difetto. K, L: la radiografia post-operatoria a 4 mesi mostrava una buona posizione dell’impianto e fissazione interna, formazione di callo (freccia rossa). M, N: la radiografia post-operatoria di 12 mesi ha dimostrato una buona integrazione ossea dell’interfaccia protesi-osso. Nessun segno precoce di cedimento, collasso dell’impianto. O, P: la funzione dell’anca e del ginocchio era buona.

A, B: la protesi deve essere configurata per imitare la dimensione e la forma dell’osso originale (raggio di curvatura uguale e modulo di elasticità). Se l’estremità distale della protesi è troppo vicina all’articolazione del ginocchio o la qualità ossea residua distale è scadente, è stata aggiunta una piastra laterale per garantire resistenza. C: Vite da spongiosa da 6,5 ​​mm deve essere utilizzata per il fissaggio, il che dovrebbe evitare interferenze con la vite di bloccaggio del chiodo intramidollare. D: anche la protesi è stata validata sul modello.

Dal nostro studio, la meticolosa tecnica di stampa 3D su misura della protesi microporosa combinata induzione di membrana e fissazione intramidollare può essere una strategia economica per il trattamento di un grande difetto osseo metafisario femorale di forma irregolare senza innesto osseo. Questo può essere un trattamento alternativo per i difetti ossei segmentari metafisari, in particolare per i casi di perdita ossea iuxta-articolare massiccia.

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