湘雅医院创新3D打印仿生钽棒挽救股骨头。

中南大学湘雅医院15日表示，该院骨科胡懿郃教授团队近日为一位股骨头坏死患者，实施了由中国自主研发的3D打印个性化定制仿生骨小梁多孔钽金属支架植入手术，打破了国外的技术垄断。

股骨头坏死患者的治疗手段目前最常用的是钛金属。此次胡懿郃教授团队自主研发了3D打印仿生骨小梁多孔钽金属支架，这一产品是国家重点研发计划“3D打印个性化植入器械临床应用研究与推广”的成果。

据胡懿郃介绍，相比于钛金属来说，钽金属生物相容性更佳，人体不易发生排异反应，且钽金属的弹性模量更接近骨组织，更适合仿生人体的骨小梁结构，骨组织长入速度大大高于钛金属，可以促进骨细胞快速长到钽金属棒的孔隙中。

然而，目前全球少数几家制作此种材料的公司，制造的是“均码”的圆柱体钽金属棒，其规则的“蜂巢状”孔隙结构并未十分切合人体骨小梁结构。为此，胡懿郃团队联合中南大学粉末冶金国家重点实验室周科朝教授团队，共同研发了国产化钽金属粉末材料，并通过一年多反复设计和3D打印，为患者个性化定制一根“钽棒”。

“我们通过与算法工程师紧密合作，根据患者骨小梁不规则的结构来设计，比起进口的钽金属棒规则的‘蜂巢’型结构，其弹性模量和表面摩擦系数与人体松质骨更为接近，可以更好地‘伪装’成骨小梁，诱导骨长入。”胡懿郃说，这一设计通过传统的机械加工或者化学气相沉积无法实现，只有3D打印才可以做到。

3D打印好仿生骨小梁结构的钽金属棒后，如何加快骨组织的长入速度呢？胡懿郃教授团队创新采用“仿生”的方法。利用钽金属“亲生物”的特性，团队在钽金属棒中播下“种子”，骨组织可以同时在内部和外部的假体表面生长，最终实现多孔钽金属棒和人体的完全融合。

“我们在钽金属棒的尾部设计了螺旋形自锁定装置，类似于‘膨胀螺丝’，患者术后活动就不用担心钽金属棒退出来；后期我们还将设计压配打击植入的锁定机制。”湘雅医院骨科医师、生物医用材料博士后雷鹏飞说，此次手术还采用了3D打印模具定位技术，制造了一个“双导向”手术导板，避免术中调整假体位置，大幅缩短了手术时间。