三次元プリントされた個別の多孔質インプラント。大規模な骨欠損治療のための新しい「インプラント-骨」インターフェース融合コンセプト

Three-dimensional-printed individualized porous implants: A new "implant-bone" interface fusion concept for large bone defect treatment.

• Teng Zhang
• Qingguang Wei
• Hua Zhou
• Zehao Jing
• Xiaoguang Liu
• Yufeng Zheng
• Hong Cai
• Feng Wei
• Liang Jiang
• Miao Yu
• Yan Cheng
• Daoyang Fan
• Wenhao Zhou
• Xinhong Lin
• Huijie Leng
• Jian Li
• Xinyu Li
• Caimei Wang
• Yun Tian
• Zhongjun Liu

抄録

骨欠損の修復は、骨移植による融合または置換を基本としています。現在の大きな骨欠損治療は不十分であり、信頼できる技術がない。そこで我々は，大規模な骨欠損を治療するために，骨移植や骨誘導剤，表面の生体機能化などを一切行わずに，3次元（3D）プリントした個別の多孔質インプラントを用いたシンプルな手法を検討し，その長期的な治療効果とオッセオインテグレーションの特性を系統的に調べることを目的とした．腫瘍，感染症，外傷などにより大きな骨欠損を生じた26名の患者に，個別の多孔質インプラントを用いた治療を行い，そのうち典型的な3例について詳細な検討を行った。さらに、オッセオインテグレーションの特性を研究するために、大腿骨の大きな分節性欠損のシープモデルが使用されました。その結果、即時的かつ長期的な生体力学的安定性が得られ、動物実験では、骨が徐々にリモデリングしながら孔の中に成長し、長期的に力学的に安定したインプラント-骨複合体が得られた。3Dプリントされたマイクロポーラスインプラントを骨欠損の修復に用いる利点は，1）安定化デバイスを即座に設計・構築して術後早期の可動性を実現できること，2）骨移植を行わずに宿主骨とインプラントの間のオッセオインテグレーションを実現できること，などであった。骨と骨」の融合ではなく、「インプラントと骨」の界面融合の概念を用いた我々のオッセオインテグレーション法は、従来のオッセオインテグレーションの概念を覆すものである。

Bone defect repairs are based on bone graft fusion or replacement. Current large bone defect treatments are inadequate and lack of reliable technology. Therefore, we aimed to investigate a simple technique using three-dimensional (3D)-printed individualized porous implants without any bone grafts, osteoinductive agents, or surface biofunctionalization to treat large bone defects, and systematically study its long-term therapeutic effects and osseointegration characteristics. Twenty-six patients with large bone defects caused by tumor, infection, or trauma received treatment with individualized porous implants; among them, three typical cases underwent a detailed study. Additionally, a large segmental femur defect sheep model was used to study the osseointegration characteristics. Immediate and long-term biomechanical stability was achieved, and the animal study revealed that the bone grew into the pores with gradual remodeling, resulting in a long-term mechanically stable implant-bone complex. Advantages of 3D-printed microporous implants for the repair of bone defects included 1) that the stabilization devices were immediately designed and constructed to achieve early postoperative mobility, and 2) that osseointegration between the host bone and implants was achieved without bone grafting. Our osseointegration method, in which the "implant-bone" interface fusion concept was used instead of "bone-bone" fusion, subverts the traditional idea of osseointegration.

© 2021 The Authors.