پروتز سفارشی تیتانیومی در رزکشن تومور فک

عالی‌ترین هدف پس از هرگونه قطع عضو آسیب دیده بدن، از جمله رزکشن تومور فک نه تنها عملکرد صحیح آن می‌باشد، بلکه فراهم کردن یک بازسازی عملکردی و زیبایی از آن، که با حداقل مشکل سلامتی مواجه باشد نیز، مورد توجه است. در اختیار داشتن تجهیزات بازسازی گوناگون برای پزشکان جراح از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. عموما در هر عمل جراحی باید از تکنیک‌هایی با کمترین پیچیدگی که بیش‌ترین احتمال موفقیت برای بیمار را در پی دارد، استفاده شود.

بسیاری تکنیک بازسازی مرسوم در دسترس می‌باشد، که دارای مضرات ذاتی می‌باشند:

  • دشواری تخمین میزان آسیب، پیش از جراحی.
  • پیوند استخوانی و پیوند‌های میکرو عروقی با شیوع بیماری در عضو دهنده همراه هستند.
  • محدودیت در اندازه و شکل متریال.
  • طولانی شدن مدت زمان عمل جراحی.
  • از بین رفتن زیبایی بیمار، ناشی از طبیعت بسیار پیچیده جراحی، و همچنین نیاز به مهارت بالای جراح.
  • زمان صرف شده در اتاق عمل برای فرم‌دهی مجدد پلیت و پیوند استخوانی.
  • دشواری در دستیابی به شکل و فرم مناسب فک و صورت، به وسیله تطابق‌دهی پروتز با آناتومی در حین جراحی، به دلیل عدم وجود دید کافی از آناتومی فک و صورت.
  • فرایند مدل‌سازی و فرم‌دهی پروتز در حین جراحی، موجب دشواری و فشار زیاد عمل جراحی می‌شود.
  • ریسک‌های محتمل شامل بیرون‌زدگی پلیت از پوست، شکستگی پلیت و پیچ، و شل شدن یا عفونت پیچ می‌باشد.
  • استفاده نامناسب و یا غیر معمول از پلیت ممکن است منجر به تفکیک و از کار افتادگی بافت نرم و عفونت شود.
  • خمش متکرر پلیت ممکن است دلیل شکستگی پلیت باشد.
  • به طور معمول پلیت‌های از پیش ساخته‌شده به طور جانبی در محل آسیب دیدگی قرار می‌گیرند، که شکاف آسیب را پر نمی‌کند و منجر به حرکت و جابه‌جایی ناخواسته استخوان‌ها شده و تنش وارد بر پروتز را منجر می‌شود.

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

پرینت سه بعدی در جراحی ستون فقرات – بخش اول

یکی از جذاب‌ترین کاربردهای پرینت سه بعدی در جراحی ستون فقرات قابلیت ساخت پروتز‌های سفارشی و شخصی‌سازی‌شده برای بیماران است. بیمارانی که تحت عمل‌های جراحی دشوار با نقص و آناتومی‌های پیچیده هستند در معرض خطر بیشتری برای خرابی و یا عدم کارایی پروتز استفاده شده هستند، به ویژه اگر برای جراحی بازسازی از پروتز‌های آماده و تولید انبود که در مکان دیفکت و عیب جایگذاری نمی‌شوند استفاده شود. گرچه استفاده از پروتز‌‌ها PSI یا شخصی‌سازی‌‌شده همچنان جزو زمینه‌های تحقیقاتی نوین به حساب می‌آید اما این امیدواری وجود دارد که استفاده از آنها به دلیل امکان توزیع یکنواخت‌تر نیرو و خاصیت اتصال و رشد استخوانی بهتر، ماندگاری و دوام بهتری از خود نشان دهند.

کمبود پروتز‌های مخصوص بازسازی برای عمل‌های ریزکشن تومور در مورد اکثر بیماران مبتلا به این بیماری ها قابل مشاهده است. باقی این بیماران چه برای ناهنجاری‌های مادرزادی و چه اکتسابی  از پروتزهای شخصی‌سازی‌شده استفاده می‌کنند. پروتز‌های سفارشی به جهت زیست‌سازگار بودن و قابلیت تسریع روند ترمیم استخوانی به واسطه تخلخل مشابه با ساختار متخلخل استخوان‌های اسفنجی، از آلیاژ تیتانیم TiV6Al4 ساخته می‌شوند.

طبق گزارش تمامی پروتز‌ها در جای مورد نظر جای گرفته و از نظر ابعاد مناسب بودند که نشان دهنده دقت فرآیند پرینت سه بعدی است. این عامل باعث افزایش پایداری پروتز و همچنین به حداقل رسیدن مشکلاتی از جمله استرس شیلدینگ و جابجایی پروتز خواهد شد.

یکی از دیگر از محاسن استفاده از پروتز‌های سفارشی کاهش مدت زمان عمل جراحی و عدم نیاز به برداشت استخوان پیوندی و عملیات شکل‌دهی به آن برای جایگیری در محل ضایعه است

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

پروتز اختصاصی در جراحی فک و صورت

بر اساس مفهوم دقت بالا، سادگی تولید، و قابلیت وفق‌پذیری مناسب، نمونه اولیه به عنوان وسیله‌ای برای تولید پروتز اختصاصی در این مطالعه مورد استفاده و میزان تاثیر آن نیز مورد ارزیابی قرار گرفت.

به طور سنتی، بازسازی بافت سخت اسکلت فک و صورت، به عنوان هدف والای جراحی فک و صورت، مورد تحقیق و جستجو بوده است. تجسم و دید محدود از ساختار داخلی، تاثیر جراحی بر مجرای تنفسی، وجود دندان ها و ارتباطشان با استخوان، و تداخل با جفت شدن دندان‌ها، عمل جراحی را پیچیده و غیر قابل پیش‌بینی می‌نماید.

در گذشته، روش‌های بازسازی تحت هزاران تغییر مختلف از پیوند ساقه دار (Pedicled flap _نوعی از پیوند که در آن بافت پذیرنده در اتصال با بافت دهنده قرار دارد، و از طریق آن از خون تغذیه می‌شود) تا پیوند آزاد (Free graft_ نوعی از پیوند که در آن بافت به طور کامل از تغذیه خون و محل اصلی آن جدا می‌شود)، و از پیوند میکرو عروقی (Microvascularized) تا پیوند استخوانی عروقی (Vascularized bone graft) قرار گرفتند. این تکنیک ها بسیار حساس بوده و وابسته به شیوع بیماری در ناحیه دهنده می‌باشد، و ممکن است دارای محدودیت در شکل و اندازه متریال باشند، که به طور معمول مانع استفاده از آن‌ها می‌شود.

پلیت‌های بازسازی از پیش ساخته شده و فرم داده شده نیز از روش‌های معمول برای بازسازی پس از جراحی‌های قطع عضو (Ablative surgery) در ناحیه فک و صورت می‌باشد. به طور معمول پلیت‌ها در بازسازی ساختار آناتومی محل قرارگیری ناکارامد هستند، و بایستی زمان زیادی در اتاق عمل برای شکل‌دهی مجدد آن‌ها صرف شود.

مدل‌های نمونه اولیه سریع دارای دقت ابعادی بسیار بالا هستند، و به طور افزایشی برای برنامه تشخیص و طرح ریزی درمان مورد استفاده قرار گرفته‌اند.  فرض محققان بر این است که از نمونه‌های اولیه مشابه می‌توان برای طراحی پروتز شخصی‌‌سازی‌شده استفاده کرد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

کیج متخلخل ستون فقرات – بخش چهارم

در این تحقیق کیج متخلخل ستون فقرات ساخته شده از تیتانیوم به روش ساخت افزودنی تولید شده و خواص مکانیکی و توپوگرافی سطح آن‌ها بررسی شده است. همچنین قابلیت‌ این کیج‌ها در فیوژن ستون فقرات و ایجاد اتصال بین کیج و مهره به وسیله آزمایش روی مهره گردنی گوسفند و در مقایسه با کیج‌های مرسوم از جنس PEEK مورد مطالعه قرار گرفته است.

جراحی دیسکتومی و جایگذاری کیج در مکان دو دیسک پیاپی (بین مهره‌های C4-C3 و مهره‌های C4-C5) بر روی ۱۸ گوسفند بالغ (۱ تا ۲ ساله و وزن بین ۳۵ تا ۵۰ کیلوگرم)  انجام شده است. هر حیوان با دو نوع کیج مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است تا تاثیر تفاوت حیوانات برای مقایسه دو کیج از بین برود. کیج اول به عنوان نمونه آزمایشی از نوع کیج تیتانیومی متخلخل بدون استفاده از پیوند‌ استخوانی و کیج دوم به عنوان نمونه کنترلی کیج‌ PEEK پر شده با استخوان اسفنجی است.

کیج‌های تیتانیومی متخلخل درصد تخلخل 68 درصد با اندازه حفره‌های  700 میکرومتر و با اتصال و یکپارچگی کامل ساختاری متخلخل داشتند که این موارد از طریق عکس برداری micro-CT نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. به وسیله تصاویر SEM سطح بسیار زبرتری در کیج‌های تیتانیومی در مقایسه با کیج‌های PEEK مشاهده شد که این مساله در اثر مذاب شدن جزئی و ناتمام پودر‌‌های فلز در ساختار متخلخل کیج تیتانیومی است. کیج‌های تیتانیوم طبق آزمایش آنالیز سطح در مقایسه با کیج‌های PEEK چندین مرتبه زبرتر هستند. به علاوه کیج‌های تیتانیومی به نسبت کیج‌های PEEK به دلیل ساختار متخلخلشان مدول الاستیسیته و استحکام فشاری کمتری دارند.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

پروتز مفصل گیجگاهی – بخش چهارم

یک پروتز مفصل گیجگاهی شخصی‌سازی‌شده، مطابق با آناتومی فک بیمار طراحی شد. سی تی اسکن سر بیمار دریافت شد. از مجموعه تصاویر به دست آمده از سی تی اسکن بیمار، هندسه سه بعدی جمجمه، فک پائین، و فرورفتگی گیجگاهی فوسا به دست آمد. یک پروتز شخصی‌سازی‌شده برای مطابقت با آناتومی طبیعی TMJ چپ بیمار طراحی شد، و از یک جزء کوندیل از جنس تیتانیوم و یک فوسا از جنس پلی‌اتیلن با تراکم بالا، ساخته شد.

طراحی پروتز مفصل گیجگاهی، از یک فوسا که از پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بالا ماشین‌کاری شد، و از یک قسمت کوندیل که با تیتانیوم پرینت سه‌بعدی شد، تولید گردید.

قسمت فوسا با استفاده از 6 پیچ، و قسمت کوندیل با استفاده از 5 پیچ با طول‌های 6 تا 8 میلیمتر ثابت شدند.

12 ماه پس از جراحی تعویض TMJ با پروتز، بیمار قادر به باز کردن دهان تا 38 میلیمتر بود، و درجه درد به 7 از 10 رسید. هیچگونه مشکل در جراحی، طی بررسی‌های پزشکی و رادیوگرافی پس از عمل گزارش نشد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

کیج متخلخل ستون فقرات – بخش سوم

محدودیت استفاده از کیج‌های تیتانیومی مدول الاستیسیته بسیار بیشتر آنها به نسبت بافت استخوان‌های کورتیکال و اسفنجی (0.05–30 GPa) است که باعث می‌شود برای استفاده به عنوان کیج فیوژن در مهره‌های تحت بارگذاری به دلیل ایجاد پدیده استرس شیلندینگ و تحلیل رفتن استخوان‌های اطراف، نا‌مناسب باشند. یک راه‌حل ممکن، ساخت کیج‌های تیتانیومی متخلخل است، از این طریق می‌توان تا مقدار زیادی مدول الاستیسیته ظاهری کیج‌ را کاهش داده و به بافت طبیعی استخوان نزدیک کرده و میزان استرس شیلدینگ را به حداقل رساند. به علاوه مزیت بالقوه کیج متخلخل ستون فقرات ساخته شده از تیتانیوم شرایط مشابه ساختاری آن‌ها با استخوان‌های اسفنجی است که شبکه متخلخل باز و پیوسته‌ای مناسب برای رشد و شکل گیری بافت استخوان فراهم می‌کند که باعث عدم نیاز به استفاده از پیوند استخوانی خواهد شد.

روش‌های ساخت مرسوم و سنتی، شرایط کنترل میزان و ساختار تخلخل را فراهم نمی‌کنند. اسکفلد‌های ساخته شده با این روش‌ها عموما به دلیل تخلخل و پیوستگی کم و نامناسب، رشد استخوانی محدود و خون رسانی ضعیفی در مناطق میانی دارند. اخیرا چند روش مدل‌سازی سریع (Rapid Prototype) برای ساخت ایمپلنت‌های تیتانیومی با ساختار متخلخل توسعه یافته‌ و ارائه شده‌اند. روش تولید افزودنی امکان ساخت پروتز‌‌های متخلخل با قابلیت کنترل ساختار داخلی را  فراهم می‌کند و به کمک این قابلیت شرایط ساخت داربست‌هایی با تخلخل مناسب برای رشد بافت استخوانی را ایجاد می‌کند.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

پروتز مفصل گیجگاهی – بخش سوم

هدف از مطالعه این پرونده طراحی و ارزیابی کارامدی یک پروتز مفصل گیجگاهی پرینت سه بعدی شده و همچنین به کارگیری این پروتز در درمان مرحله نهایی بیماری آرتوروز TMJ یک بیمار بود. عدم موفقیت پروتز، به صورت شل شدگی و یا شکست زود هنگام، یک عامل مهم محدود کننده در طول عمر کنونی پروتزهای تعویض مفصل فکی است که تحت تاثیر نیرو‌های تماسی مفصل و تنش‌های پروتز ناشی از بارگذاری دینامیکی می‌باشد.

هندسه پروتز به عنوان عامل مهم دخیل در بارگذاری مفصل و بنابراین، شکست فرسایشی و یا شل شدگی در طراحی‌های کنونی است. دانش دقیق از بارگذاری مفصل طی فعالیت‌های روزانه مانند جویدن و یا گاز زدن، برای ارزیابی کارامدی پروتز تعویض مفصل، و همچنین ارزیابی کمی تاثیر طراحی ایمپلنت برعملکرد پروتز، حیاتی می‌باشد.

یک فرد خانوم 48 ساله، مبتلا به آرتوروز نوع 5 در TMJ سمت چپ، در این مطالعه شرکت داده شد. بیمار قادر به بازکردن دهان تا 22 میلیمتر ، و همچنین دارای درجه درد 7 از 10 در مقیاس VAS پیش از جراحی بود. بیمار تحت روش ‌های درمان‌ مرسوم پیشین بهبود نیافته، و خارج از محدوده اندازه و شکل آناتومی معمول پروتز بود. برای این بیمار هیچ گونه پیشینه پزشکی جراحی فک و صورت وجود نداشت.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

کیج تیتانیومی ستون فقرات – بخش دوم

استفاده از کیج‌های بین مهره‌ای از جمله کیج تیتانیومی ستون فقرات روشی رایج در درمان بیمار‌ان دچار اختلالات ستون فقرات از جمله آسیب دیسک بین مهره‌ای و ناپایداری ستون فقرات است. پیوند استخوان ایلیاک گرفته شده از خود بیمار می‌تواند اولین راه حل مورد استفاده برای فیوژن مهر‌ه‌ای ستون فقرات باشد اما به دلیل استحکام مکانیکی پایین پیوند تخریب ‌شده و همچنین مشکلات ثانویه در محل برداشت بافت استخوان از جمله شکستگی استخوان، آسیب عروق خونی و درد مزمن را در پی خواهد داشت. از همین رو در سال ۱۹۸۸ برای برطرف کردن محدودیت‌های فیوژن به وسیله پیوند استخوانی گرفته شده از خود فرد به تنهایی، کیج‌های بین مهره‌ای ستون فقرات معرفی و به تدریج به روش رایج درمان این بیماری‌ها تبدیل شدند.

کیج‌های ساخته شده از مواد ترموپلاستیک با قابلیت‌های بالا از جمله PEEK به دلیل مدول الاستیسیته مشابه‌شان با استخوان به فراوانی مورد استفاده قرار‌گرفته‌اند . با وجود نتایج درمانی مناسب معالجه به وسیله کیج‌های PEEK ،این نوع کیج‌ها دارای حفره‌ای هستند که برای پر کردن با گرفت استخوانی جهت تکمیل فیوژن مهره‌ها استفاده می‌شود. این مساله عمل بازسازی را نیازمند انجام فرآیند اضافی برداشت استخوان به ویژه در بیماران دچار پوکی‌ استخوان یا عفونت در محل قرارگیری کیج خواهد کرد.

تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V شرایط بهتری از نظر رشد و چسبندگی استخوانی در محیط آزمایشگاه به نسبت PEEK ایجاد می‌کند از همین رو این آلیاژ به دلیل فراهم کردن شرایط بهتر برای رشد استخوانی می‌تواند ماده بهتری برای استفاده به عنوان کیج باشد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

پروتز مفصل فک – بخش دوم

پروتز مفصل گیجگاهی، مفصلیست که از یک کوندیل فک پائین (Mandibular condyle)، و گلنوئید گیجگاهی (glenoid fossa)، در استخوان شقیقه تشکیل شده است. جراحی تعویض مفصل با پروتز مفصل فک آخرین مرحله درمان بیماری انحطاط شدید TMJ، شامل آرتوروز، انکیلوز (Ankylose)، تحلیل رفتگی کوندیل، تومور، و سرطان می‌باشد، و زمانی انجام می‌شود که روش‌های درمان سنتی موفقیت آمیز نبوده‌اند. هدف از جراحی تعویض مفصل گیجگاهی کاهش درد، بهبود عملکرد فک، حداکثر شدن قابلیت باز شدن دهان، و افزایش کیفیت زندگیست. در مقایسه با پیوند استخوان لگن و دیگر روش‌های بازسازی، ساختن مفصل گیجگاهی موجب کاهش بیماری به طور اساسی می‌شود.، زیرا عضو دهنده‌ای نیاز نیست، که به مفهوم زمان بستری کوتاه‌تر و بهبود عملکرد سریع بدون نیاز به ترمیم پس از جراحی می‌باشد. هرچند عدم موفقیت‌هایی نظیر شل شدگی پیچ، شکستگی ایمپلنت، آسیب به اعصاب حین جراحی و عفونت با نرخ 14% رخ می‌دهد و به طور ممتد تاثیر معکوس بر طول عمر پروتز دارد.

تولیدات افزایشی، شامل پرینت سه بعدی، با کاهش هزینه پرینترهای موجود و توسعه و پیشرفت تکنولوژی ذوب فلز با لیزر، محبوبیت بسیاری را در سال‌های گذشته کسب کرده. با تبدیل اطلاعات عکسبرداری پزشکی به مدل سه بعدی آناتومی، پروتزهای تعویض مفصل می‌توانند به سادگی، برای هر بیمار به طور سفارشی، مطابق با آناتومی منحصر به فرد هر بیمار طراحی شوند.

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

کیج‌ تیتانیومی ستون فقرات – بخش اول

کیج‌های بین مهره‌ای ستون فقرات ساخته شده از پلی‌اتر ‌اتر کتون (PEEK) از گذشته به صورت گسترده در درمان اختلالات ستون فقرات استفاده می‌شوند هرچند این کیج‌ها به خوبی با بافت استخوانی اطراف یکپارچه نمی‌شوند و رشد استخوانی مناسبی ایجاد نمی‌کنند. آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V نسبت به PEEK رشد استخوانی بهتری را نشان می‌دهد اما محدودیت کیج‌ تیتانیومی ستون فقرات کاملاً جامد، مدول الاستیسیته بسیار بیشتر آن‌ها (110 GPa) به نسبت مدول الاستیسیته استخوان طبیعی (0.5-30 GPa) است.

در این مقاله کیج تیتانیومی متخلخلی به روش ساخت افزودنی ارائه شده که نسبت به کیج‌های تیتانیومی مرسوم مدول الاستیسیته کمتری دارد و کارآیی آن از نظر همجوشی مهره‌ها (فیوژن – Fusion) با کیج PEEK در آزمایش پیش‌بالینی فیوژن مهره گردنی گوسفند مقایسه شده‌است .

کیج تیتانیومی ارائه شده ساختاری متخلخل یکپارچه و به هم پیوسته با درصد تخلخل 68% و با اندازه تخلخل 710 μm داشته و مدول الاستیسیته (2.5 GPa) آن به بافت استخوان نزدیک است. بعد کاشت این کیج در بدن، روند رشد بافت استخوانی تسریع یافته و بدون استفاده از پیوند استخوانی، نسبت حجمی استخوان را به شرایط مشابه شش ماه پس از قرار‌گیری کیجی از جنس PEEK می‌رساند.

به علاوه در ارزیابی‌ها مشاهده شده که این کیج رشد استخوانی بسیار بیشتری (تا ۱۰ برابر) به نسبت کیج‌ PEEK ایجاد می‌کند و همچنین از نظر مکانیکی به میزان قابل ملاحظه‌ای پایداری بهتری دارد که توسط آزمایش‌های بیومکانیکی نشان داده شده است. کیج تیتانیومی متخلخل تولید شده به روش ساخت افزودنی شرایط رشد سریع تر استخوان را فراهم می‌کند و به علاوه از نظر اتصال استخوان به پروتز و پایداری مکانیکی نسبت به کیج‌های PEEK رایج برتری دارند و از همین رو پتانسیل زیادی برای استفاده کلینیکی دارد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”