De acordo com a University of Texas at Dallas (UT Dallas), engenheiros mecânicos projetaram um fêmur impresso em 3D que pode ajudar médicos a se prepararem para cirurgias de reparo de ossos e desenvolver tratamentos para tumores ósseos. Os engenheiros, que trabalharam em colaboração com cirurgiões ortopédicos do UT Southwestern Medical Center, publicaram seu primeiro estudo sobre o fêmur impresso em 3D no Journal of Orthopaedic Research .
O estudo, que se concentrou na seção média do osso, estabelece parâmetros de impressão 3D para um fêmur para uso em testes biomecânicos. Os pesquisadores disseram que mais estudos serão necessários antes que a tecnologia possa estar disponível para uso generalizado.
Para estudar e validar implantes e técnicas cirúrgicas inovadoras, os cirurgiões realizam estudos biomecânicos usando cadáveres doados ou ossos sintéticos disponíveis comercialmente, o que os ajuda a determinar a fixação cirúrgica ideal e prever a resposta do osso. Ossos sintéticos, também usados em treinamento cirúrgico, podem ser caros, levar tempo para serem adquiridos e não têm capacidade para soluções específicas para o paciente.
Pesquisadores da UT Southwestern abordaram o Dr. Wei Li, um especialista da UT Dallas em tecnologia de impressão 3D, há dois anos para colaborar em uma alternativa mais barata e rápida para estudos biomecânicos ortopédicos. “Para fazer planos para cirurgia, os cirurgiões precisam saber a geometria do osso”, disse Li, professor assistente de engenharia mecânica na Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, e autor correspondente do estudo recente. “Com a impressão 3D, conseguimos imprimir a amostra óssea do fêmur com a mesma geometria do fêmur dentro do corpo.”
Por tentativa e erro, o estudante de doutorado em engenharia mecânica da UT Dallas, Kishore Mysore Nagaraja, desenvolveu muitas iterações do fêmur. Mysore Nagaraja, que trabalha no Comprehensive Advanced Manufacturing Lab de Li, realizou uma série de testes em cada osso artificial para medir o desempenho mecânico e as propriedades do material para tornar as amostras o mais semelhantes possível aos fêmures reais.
“Essa experiência colaborativa é a melhor coisa que um aluno poderia pedir”, disse Mysore Nagaraja, que deve se formar em dezembro. “Obter uma avaliação da minha pesquisa de testes diretamente dos médicos que vão usá-la é uma validação muito boa da nossa pesquisa.”
A réplica óssea é feita de ácido polilático, um polímero biodegradável de baixo custo e de base biológica comumente usado em impressão 3D. O design, que representa a seção média do fêmur, tem quase 8 polegadas de comprimento e quase 1 polegada de diâmetro. Em testes biomecânicos, ele teve um desempenho tão bom quanto um fêmur humano. Os pesquisadores estimaram que cada fêmur impresso em 3D custa US$ 7 para ser feito.
Li disse que ossos impressos em 3D têm uma gama de aplicações potenciais. O polímero, por exemplo, pode substituir outros materiais usados no reparo ósseo, como o titânio. Li disse que os pesquisadores também podem imprimir tumores em ossos impressos em 3D e testar tratamentos nas amostras impressas, ou as réplicas podem ser usadas para ajudar a desenvolver tecido ósseo humano.
Pesquisadores da UT Southwestern envolvidos no estudo incluíram o primeiro autor Dr. Robert Weinschenk, um cirurgião ortopédico oncológico, e o Dr. Richard Samade, um cirurgião de mão e extremidade superior, que dirige um laboratório de impressão 3D. Ambos são professores assistentes de cirurgia ortopédica com nomeações secundárias em engenharia biomédica; Samade tem uma nomeação secundária em cirurgia plástica.
“Entrei em contato com o Dr. Li e sua equipe, e felizmente isso se transformou em uma excelente colaboração entre nós”, disse Weinschenk. “Com o conhecimento e as habilidades que o Dr. Samade e eu temos como cirurgiões – ambos com formação em engenharia – em combinação com o tremendo conhecimento e experiência do Dr. Li em testes mecânicos e seus recursos incríveis, nossa equipe colaborativa está excepcionalmente posicionada para tentar enfrentar esses tipos de desafios.”
Outros autores foram o ex-aluno da UTD, Faiqa Alam BS’23, e o Dr. Blaine Oldham, que se formou na UT Southwestern em maio. Para saber mais sobre o osso acesse o site.
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