डलास में टेक्सास विश्वविद्यालय के मैकेनिकल इंजीनियरों ने एक 3डी-मुद्रित फीमर डिजाइन किया है जो डॉक्टरों को हड्डियों की मरम्मत और हड्डी के ट्यूमर के लिए उपचार विकसित करने के लिए सर्जरी के लिए तैयार करने में मदद कर सकता है।
यूटी साउथवेस्टर्न मेडिकल सेंटर ऑर्थोपेडिक सर्जनों के सहयोग से काम करने वाले इंजीनियरों ने 3डी-मुद्रित जांघ की हड्डी पर अपना पहला अध्ययन 5 अगस्त को ऑनलाइन प्रकाशित किया। जर्नल ऑफ ऑर्थोपेडिक रिसर्च.
अध्ययन, जो हड्डी के मध्य भाग पर केंद्रित था, बायोमैकेनिकल परीक्षण में उपयोग के लिए फीमर के लिए 3डी-प्रिंटिंग पैरामीटर स्थापित करता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि व्यापक उपयोग के लिए प्रौद्योगिकी उपलब्ध होने से पहले अधिक अध्ययन की आवश्यकता होगी।
नवीन सर्जिकल प्रत्यारोपणों और तकनीकों का अध्ययन और सत्यापन करने के लिए, सर्जन दान किए गए शवों या व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सिंथेटिक हड्डियों का उपयोग करके बायोमैकेनिकल अध्ययन करते हैं, जो उन्हें इष्टतम सर्जिकल निर्धारण निर्धारित करने और हड्डी की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने में मदद करते हैं। सिंथेटिक हड्डियाँ, जिनका उपयोग सर्जिकल प्रशिक्षण में भी किया जाता है, महंगी हो सकती हैं, इन्हें प्राप्त करने में समय लगता है और रोगी-विशिष्ट समाधानों की क्षमता का अभाव होता है।
यूटी साउथवेस्टर्न शोधकर्ताओं ने ऑर्थोपेडिक बायोमैकेनिकल अध्ययन के लिए कम खर्चीले और तेज विकल्प पर सहयोग करने के लिए दो साल पहले 3डी-प्रिंटिंग तकनीक में यूटी डलास विशेषज्ञ डॉ. वेई ली से संपर्क किया था।
एरिक जोंसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड कंप्यूटर साइंस में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर और हालिया अध्ययन के संबंधित लेखक ली ने कहा, “सर्जरी की योजना बनाने के लिए, सर्जनों को हड्डी की ज्यामिति जानने की जरूरत है।” “3डी प्रिंटिंग के साथ, हम शरीर के अंदर फीमर की समान ज्यामिति के साथ फीमर हड्डी के नमूने को प्रिंट करने में सक्षम हैं।”
परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से, यूटीडी मैकेनिकल इंजीनियरिंग डॉक्टरेट छात्र किशोर मैसूर नागराजा ने फीमर के कई पुनरावृत्तियों को विकसित किया। मैसूर नागराजा, जो ली की कॉम्प्रिहेंसिव एडवांस्ड मैन्युफैक्चरिंग लैब में काम करते हैं, ने नमूनों को यथासंभव वास्तविक मादाओं के समान बनाने के लिए यांत्रिक प्रदर्शन और भौतिक गुणों को मापने के लिए प्रत्येक कृत्रिम हड्डी पर परीक्षणों की एक श्रृंखला आयोजित की।
मैसूर नागराजा, जिनके दिसंबर में स्नातक होने की उम्मीद है, ने कहा, “यह सहयोगात्मक अनुभव एक छात्र के लिए सबसे अच्छी चीज़ है।” “मेरे परीक्षण अनुसंधान का मूल्यांकन सीधे उन डॉक्टरों से प्राप्त करना जो इसका उपयोग करने जा रहे हैं, हमारे शोध का एक बहुत अच्छा सत्यापन है।”
हड्डी की प्रतिकृति पॉलीलैक्टिक एसिड से बनी है, जो एक जैव-आधारित, कम लागत वाला बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर है जिसका उपयोग आमतौर पर 3डी प्रिंटिंग में किया जाता है। डिज़ाइन, जो फीमर के मध्य भाग का प्रतिनिधित्व करता है, लगभग 8 इंच लंबा और लगभग 1 इंच व्यास का है। बायोमैकेनिकल परीक्षणों में इसने मानव फीमर की तरह ही अच्छा प्रदर्शन किया। शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि प्रत्येक 3डी-मुद्रित फीमर को बनाने में $7 का खर्च आता है।
ली ने कहा कि 3डी-मुद्रित हड्डियों में संभावित अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला होती है। उदाहरण के लिए, पॉलिमर हड्डी की मरम्मत में उपयोग की जाने वाली अन्य सामग्रियों जैसे टाइटेनियम की जगह ले सकता है। ली ने कहा कि शोधकर्ता 3डी-मुद्रित हड्डियों पर ट्यूमर भी प्रिंट कर सकते हैं और मुद्रित नमूनों पर उपचार का परीक्षण कर सकते हैं, या प्रतिकृतियों का उपयोग मानव हड्डी के ऊतकों को विकसित करने में मदद के लिए किया जा सकता है।
अध्ययन में शामिल यूटी साउथवेस्टर्न शोधकर्ताओं में पहले लेखक डॉ. रॉबर्ट वेन्स्चेंक, एक आर्थोपेडिक ऑन्कोलॉजी सर्जन, और डॉ. रिचर्ड सैमडे, एक हाथ और ऊपरी छोर के सर्जन शामिल थे, जो एक 3डी-प्रिंटिंग लैब चलाते हैं। दोनों बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में माध्यमिक नियुक्तियों के साथ आर्थोपेडिक सर्जरी के सहायक प्रोफेसर हैं; समादे की प्लास्टिक सर्जरी में द्वितीयक नियुक्ति है।
वेन्स्चेंक ने कहा, “मैंने डॉ. ली और उनकी टीम से संपर्क किया और सौभाग्य से यह हमारे बीच एक उत्कृष्ट सहयोग में बदल गया है।” “डॉ. समदे और मेरे पास सर्जन के रूप में जो ज्ञान और कौशल है – दोनों इंजीनियरिंग पृष्ठभूमि के हैं – यांत्रिक परीक्षण में डॉ. ली के जबरदस्त ज्ञान और विशेषज्ञता और उनके अद्भुत संसाधनों के संयोजन में, हमारी सहयोगी टीम विशिष्ट रूप से प्रयास करने के लिए तैयार है इस प्रकार की चुनौतियों से निपटें।”
अतिरिक्त लेखक पूर्व यूटीडी छात्र फैका आलम बीएस’23 और डॉ. ब्लेन ओल्डम थे, जिन्होंने मई में यूटी साउथवेस्टर्न से स्नातक किया था।
