研究人員使用3D打印“骨磚”治療敘利亞受炸彈傷害的難民

魔猴君  行業(yè)資訊   1584天前

曼徹斯特大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種簡(jiǎn)單且便宜的方法，可以使用3D打印的“骨頭磚”修復(fù)斷肢，以應(yīng)對(duì)敘利亞難民營(yíng)中的緊急醫(yī)療需求。

成千上萬(wàn)的敘利亞難民在飽受戰(zhàn)爭(zhēng)的創(chuàng)傷，在家園中被桶裝炸彈和其他炸藥擊中，遭受嚴(yán)重的爆炸傷害，由于醫(yī)療體系的崩潰，許多人無(wú)法獲得必要的醫(yī)療服務(wù)。因此，唯一的選擇通常是截肢。曼徹斯特大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)由先進(jìn)制造講座教授Paulo Bartolo領(lǐng)導(dǎo)，他們開發(fā)了一種由聚合物和陶瓷材料制成的臨時(shí)3D打印“骨磚”，以填補(bǔ)爆炸傷害所留下的空白?？梢詫⒋u塊單擊在一起以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)难b配，并且可降解；隨后允許新組織在其周圍生長(zhǎng)。當(dāng)其溶解時(shí)，該結(jié)構(gòu)將像正常骨骼一樣支撐負(fù)荷，同時(shí)誘導(dǎo)新骨骼的形成。

安德魯·威特曼（Andrew Weightman）和保羅·巴托洛（Paulo Bartolo）在實(shí)驗(yàn)室里。圖片來(lái)自曼徹斯特大學(xué)。

為醫(yī)療假體創(chuàng)建簡(jiǎn)單，低成本的解決方案

自沖突開始以來(lái)，桶式炸彈給敘利亞及其平民造成了巨大的痛苦。據(jù)魔猴網(wǎng)了解，2018年初，桶形炸彈自2012年以來(lái)在敘利亞殺死了11,000多名平民，更多人受傷。如果一個(gè)人在爆炸中幸存下來(lái)，他們的四肢仍然有遭受較大的鋸齒狀斷裂的危險(xiǎn)。即使在最佳條件下，此類傷害也是修復(fù)的主要挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谶@種情況下，可以使用設(shè)備齊全，技術(shù)先進(jìn)的骨科手術(shù)醫(yī)院和昂貴的后期護(hù)理服務(wù)。然而，難民營(yíng)是許多敘利亞人的日常生活，而且這些營(yíng)地遠(yuǎn)離任何復(fù)雜的外科手術(shù)，這意味著在許多情況下截肢是最有可能的結(jié)果。

受敘利亞難民困境的啟發(fā)，巴托洛和曼徹斯特大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種可訪問(wèn)的流程來(lái)幫助那些需要緊急醫(yī)療服務(wù)的人們。巴托洛于1968年在獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)中在非洲東南部的莫桑比克長(zhǎng)大，他解釋說(shuō)，他認(rèn)識(shí)到敘利亞內(nèi)戰(zhàn)給民眾帶來(lái)的持續(xù)不斷的痛苦。

在敘利亞難民在土耳其的數(shù)據(jù)圖表。圖片來(lái)自Paulo Bartolo。

3D打印骨磚的想法是在曼徹斯特皇家醫(yī)務(wù)室的骨科顧問(wèn)醫(yī)生Amer Shoaib訪問(wèn)曼徹斯特大學(xué)，討論他在土耳其難民營(yíng)中治療敘利亞難民的經(jīng)驗(yàn)時(shí)提出的。 “他告訴我們，在敘利亞，爆炸危險(xiǎn)的后遺癥有時(shí)是無(wú)法控制的，因?yàn)楦腥镜娘L(fēng)險(xiǎn)不斷。醫(yī)療保健系統(tǒng)的崩潰也導(dǎo)致實(shí)際上不是受過(guò)訓(xùn)練的醫(yī)務(wù)人員的人們進(jìn)行了許多治療。”

Bartolo和他的研究同事Andy Weightman和Glenn Cooper決定幫助和運(yùn)用他們的專業(yè)知識(shí)，而Bartolo的學(xué)術(shù)興趣集中在用于3D打印的組織工程的生物制造上。由于目前的嫁接技術(shù)存在一些局限性，包括感染和進(jìn)一步傷害的風(fēng)險(xiǎn)，由于敘利亞局勢(shì)的性質(zhì)，Bartolo及其團(tuán)隊(duì)還不得不考慮其他因素。 “我們必須考慮使[...]支架更具成本效益，并且可以在要求極難控制的環(huán)境中使用?！?Bartolo評(píng)論說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)選擇使用3D打印作為一種低成本解決方案來(lái)制造骨磚，并與可降解的多孔結(jié)構(gòu)集成在一起，并向其中注入抗生素陶瓷漿。骨磚假體和糊狀物不僅可以預(yù)防感染，還可以促進(jìn)骨再生，并在愈合期間建立機(jī)械穩(wěn)定的骨結(jié)合。在獲得全球挑戰(zhàn)研究基金的支持后，該小組前往土耳其繼續(xù)開發(fā)假體并幫助那里的敘利亞難民社區(qū)，與直接與難民及其受傷有關(guān)的學(xué)者，外科醫(yī)生和醫(yī)療公司會(huì)面。這確保了3D打印骨磚的形狀和設(shè)計(jì)盡可能與一線臨床醫(yī)生的需求保持一致。

在x750放大率下的骨磚。圖片來(lái)自Paulo Bartolo。

該團(tuán)隊(duì)還在開發(fā)軟件，使臨床醫(yī)生可以選擇具有特定形狀和大小的確切數(shù)量的骨磚，以及有關(guān)如何針對(duì)特定骨缺損進(jìn)行組裝的信息。根據(jù)Bartolo所說(shuō)，“骨磚解決方案比目前的治療方法更具成本效益。對(duì)于典型的100mm骨折損傷，我們預(yù)計(jì)節(jié)省肢體的解決方案將不到200英鎊。這比目前的解決方案便宜得多，根據(jù)所需的類型，這種解決方案的人工肢體成本在270英鎊至1,000英鎊之間。

現(xiàn)在進(jìn)入三年項(xiàng)目的最后階段，Bartolo及其團(tuán)隊(duì)已使用計(jì)算機(jī)仿真評(píng)估了骨磚，在實(shí)驗(yàn)室中使用3D打印創(chuàng)建了原型，并對(duì)磚的機(jī)械和生物學(xué)特性進(jìn)行了體外測(cè)試。下一步是對(duì)動(dòng)物進(jìn)行測(cè)試，以準(zhǔn)備將該設(shè)備獲得監(jiān)管批準(zhǔn)，然后再為該項(xiàng)目準(zhǔn)備在人類患者身上進(jìn)行試驗(yàn)。

電子顯微鏡掃描下的骨磚。圖片來(lái)自Paolo Bartolo。

通過(guò)3D打印在敘利亞提供援助

3D打印已以多種方式被用來(lái)幫助為敘利亞內(nèi)戰(zhàn)中需要幫助的人提供援助。

2018年，總部設(shè)在敘利亞的英國(guó)慈善機(jī)構(gòu)敘利亞救濟(jì)基金會(huì)（Sydney Relief）向英國(guó)國(guó)際發(fā)展部（DFID）懇求為兒童3D假肢提供資金。傳統(tǒng)的假肢制作方法既昂貴又費(fèi)時(shí)。目前，慈善機(jī)構(gòu)需要五天的時(shí)間來(lái)制作假肢。從事救災(zāi)工作的醫(yī)生認(rèn)為，只需在3D打印機(jī)上一次性投資即可生產(chǎn)假肢，即可滿足敘利亞假肢的需求。

此外，意大利3D打印機(jī)制造商WASP還向敘利亞的大馬士革大學(xué)捐贈(zèng)了一個(gè)假肢3D打印實(shí)驗(yàn)室，以幫助沖突中的人們。

在醫(yī)療保健之外，3D打印在保護(hù)敘利亞已毀的重要?dú)v史遺跡方面也發(fā)揮了不可或缺的作用，包括帕爾米拉（Palmyra）的凱旋門（Arch of Triumph）。

來(lái)源：網(wǎng)譯