哥倫比亞大學(xué)采用仿生學(xué)設(shè)計(jì)3D打印肩袖修復(fù)裝置

2024年7月7日,，南極熊獲悉,，哥倫比亞大學(xué)的研究人員從蟒蛇牙齒鋒利且向后彎曲的仿生結(jié)構(gòu)中獲得靈感,，開發(fā)出一種新型醫(yī)療設(shè)備，旨在改善肩袖修復(fù),。這項(xiàng)研究成果最近發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上,。利用先進(jìn)的3D打印技術(shù)制造的這種仿生設(shè)備顯著增強(qiáng)了肩袖手術(shù)的修復(fù)強(qiáng)度，幾乎使其翻倍,。

△該研究題目為“受蟒蛇牙齒啟發(fā)的固定裝置,，用于增強(qiáng)肩袖修復(fù)”（傳送門）

肩袖損傷

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，肩袖撕裂是最常見的肌腱損傷之一，每年影響超過(guò)1700萬(wàn)美國(guó)人,。隨著年齡增長(zhǎng),，損傷發(fā)生率顯著增加：65歲以上人群中超過(guò)40%患有此病。

這種損傷通常發(fā)生在肌腱與骨骼結(jié)合處,，肩袖修復(fù)的主要目的是解剖學(xué)上的肌腱再附著,。手術(shù)修復(fù)是恢復(fù)肩關(guān)節(jié)功能的主要治療方法，每年在美國(guó)進(jìn)行60多萬(wàn)例手術(shù),，支出超過(guò)30億美元,。

然而，成功實(shí)現(xiàn)肌腱與骨骼的重新連接仍然是一項(xiàng)重大的臨床挑戰(zhàn),。手術(shù)后的失敗率極高,，隨著患者年齡和撕裂程度的增加而增加。在年輕患者中,，輕微撕裂的失敗率為20%,，而在老年患者中，尤其是面積較大的撕裂,，失敗率可高達(dá)94%,。肩袖修復(fù)最常見的失敗原因是在兩個(gè)或四個(gè)抓握點(diǎn)處使用的縫線撕裂肌腱。

該研究的第一作者Iden Kurtaliaj表示："我們決定看看能否開發(fā)出一種模仿蟒蛇牙齒形狀的裝置,，它能有效抓住軟組織而不會(huì)撕裂,，并有助于降低肩袖修復(fù)后肌腱再次撕裂的風(fēng)險(xiǎn)�,！�

△用于肩袖修復(fù)的3D打印仿生裝置

彎曲的牙齒抓住而不是撕裂

新設(shè)備旨在緩解這一問(wèn)題,。研究小組采用了大量模擬、3D打印和實(shí)驗(yàn)來(lái)完善設(shè)計(jì),。其結(jié)果是在一個(gè)彎曲的基座上形成了一個(gè)小型,、生物相容性樹脂齒列。這些齒僅有3毫米長(zhǎng),，旨在抓住肌腱而不切斷肌腱,，從而降低再次撕裂的風(fēng)險(xiǎn)。底座可以通過(guò)3D打印技術(shù)進(jìn)行定制,，以適應(yīng)患者肱骨頭的特定弧度,，從而提高設(shè)備的有效性和個(gè)性化。

△通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)彎曲的“牙齒”

目前,，外科醫(yī)生可以將這種生物仿生設(shè)備融入他們目前的手術(shù)中,，以提高修復(fù)強(qiáng)度，而無(wú)需從根本上改變他們的手術(shù)方法,。

展望未來(lái),，研究人員正在開發(fā)一種可吸收的肩袖修復(fù)裝置，旨在隨著肌腱愈合逐漸降解，提高臨床實(shí)用性,。他們還在準(zhǔn)備與美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）舉行提交前會(huì)議,，以促進(jìn)其創(chuàng)新裝置向市場(chǎng)過(guò)渡。這一進(jìn)展標(biāo)志著骨科手術(shù)向前邁出了重要一步,，可能改變肩袖損傷的治療格局,。