Application des prothèses métalliques imprimées en 3D au corps humain

Auteur : Ying Pu, médecin-chef adjoint de l'hôpital affilié à Changshu de l'université de médecine chinoise de Nanjing

Examinateur : Wang Weijun, médecin-chef, hôpital Drum Tower affilié à la faculté de médecine de l'université de Nanjing

L’application de prothèses métalliques imprimées en 3D dans le corps humain est actuellement dans une phase de développement rapide. Son haut degré de personnalisation et de précision répond largement aux besoins de la médecine personnalisée. Cette technologie est largement utilisée en orthopédie et en dentisterie, comme pour les prothèses métalliques telles que les articulations de la hanche, les articulations du genou et les implants dentaires [1-2]. La technologie d'impression 3D peut mieux correspondre à la structure anatomique du patient, améliorant ainsi la fonctionnalité et la durabilité des implants.

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1. Situation actuelle

1. Médecine personnalisée

La technologie d’impression 3D permet la conception et la production de prothèses sur mesure qui correspondent précisément à l’anatomie spécifique du patient, augmentant ainsi les taux de réussite chirurgicale et la satisfaction des patients.

2. Fabrication de structures complexes

L'impression 3D permet de produire des structures géométriques complexes difficiles à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles, ce qui améliore non seulement les propriétés physiques de la prothèse mais renforce également sa biocompatibilité.

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3. Diversité matérielle

Les matériaux métalliques couramment utilisés comprennent l'alliage de titane, l'acier inoxydable et l'alliage cobalt-chrome, qui présentent de bonnes performances en termes de résistance, de résistance à la corrosion et de biocompatibilité.

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2. Orientation future du développement

1. Personnalisation

(1) Conception personnalisée : la technologie d'impression 3D peut créer une prothèse parfaitement adaptée en fonction des données anatomiques spécifiques du patient (telles que les résultats d'examen CT ou IRM), ce qui non seulement améliore l'ajustement de la prothèse, mais raccourcit également le temps de récupération postopératoire.

(2) Fabrication à la demande : évitez les problèmes de gestion des stocks et de gaspillage dans la fabrication traditionnelle et réalisez une production à la demande. Ceci est particulièrement avantageux pour les prothèses qui nécessitent une taille ou une forme particulière, permettant une réponse rapide aux besoins du patient.

(3) Apparence personnalisée : l’intégration d’éléments esthétiques basés sur les préférences personnelles du patient dans la conception augmente l’acceptation et la satisfaction du patient à l’égard de la prothèse.

2. Fonctionnalisation

(1) Structure poreuse : en concevant des matériaux poreux et à gradient, l'intégration du tissu osseux et de la prothèse peut être favorisée, la biocompatibilité peut être améliorée et le processus de guérison peut être accéléré.

(2) Fonction de chargement de médicaments : les médicaments sont implantés dans la prothèse afin qu'elle libère des antibiotiques ou d'autres médicaments thérapeutiques après la chirurgie pour réduire le risque d'infection et favoriser la récupération [3].

(3) Innovation matérielle : Grâce au développement de nouveaux alliages ou matériaux composites, une meilleure résistance, ténacité et biocompatibilité peuvent être fournies pour répondre aux exigences fonctionnelles des prothèses dans différentes parties du corps.

3. Intelligent

(1) Capteurs intégrés : des capteurs sont intégrés à la prothèse pour surveiller les paramètres biologiques tels que le stress, la température et les changements de position. Ces données peuvent être utilisées pour la surveillance postopératoire et l’évaluation de l’état fonctionnel de la prothèse[4].

(2) Fonction de rétroaction et de réglage : les prothèses intelligentes peuvent s'ajuster en fonction des données de surveillance en temps réel pour s'adapter à l'état d'activité du patient et aux changements environnementaux et fournir un soutien dynamique.

(3) Intégration des données : l’intégration des données prothétiques au système médical peut aider les médecins à mieux formuler des plans de traitement, améliorant ainsi la qualité globale des soins médicaux.

Ces orientations de développement favorisent non seulement l’avancement de la technologie d’impression 3D dans le domaine médical, mais ouvrent également un nouveau chapitre dans la médecine personnalisée et la médecine de précision, transformant les prothèses de substituts statiques en dispositifs intelligents capables de s’adapter dynamiquement aux besoins du corps humain.

Références :

Rodriguez Colon R, Nayak VV, Parente PEL, Leucht P, Tovar N, Lin CC, Rezzadeh K, Hacquebord JH, Coelho PG, Witek L. La présence de l'impression 3D en orthopédie : une revue clinique et matérielle. J Orthop Res. 2023, 41(3): 601-613. doi: 10.1002/jor.25388.

Pradíes G, Morón-Conejo B, Martínez-Rus F, Salido MP, Berrendero S. Applications actuelles de l'impression 3D en implantologie dentaire : une revue de la littérature cartographiant les preuves. Clin Oral Implants Res. 2024, 35(8): 1011-1032. doi: 10.1111/clr.14198.

Les échafaudages en titane imprimés en 3D chargés d'hydrogel de gélatine contenant des nanoparticules d'argent dopées au strontium favorisent la différenciation des ostéoblastes et l'activité antibactérienne pour l'ingénierie des tissus osseux. Biotechnol J. 2024, 19(8): e2400288. doi: 10.1002/biot.202400288.

Zhou H, Tawk C, Alici G. Une main robotique souple imprimée en 3D avec des capteurs souples intégrés pour une transition directe entre les gestes de la main et une qualité de préhension et une diversité améliorées. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2022, 30 : 550-558. est ce que je: 10.1109/TNSRE.2022.3156116.