挑戰 設計個人化的鈦金屬肩胛骨植體需要在解剖精準度、工程限制和醫療需要各方之間取得完美平衡,以實現最佳效能。


挑戰:

Tel Aviv Medical Center 團隊、PTC 和 Hexagon 需要尋找一種方法為罹患癌症的年輕病患製作客製化肩胛骨植體。這項計畫需要極致的精確度才能應對問題的複雜性,團隊必須找出一種方式,在解剖結構、醫療、工程、製造和認證各方限制之間取得完美平衡。

成效:

憑藉 Creo 的增量製造和高精準模擬設計工具的強大功能,團隊在Tel Aviv Medical Center 專家的指導下,成功使用 Hexagon 的技術製造出完全個人化的肩胛骨植體並加以認證,讓病患得以快速康復並恢復活動能力。

使用的產品和技術:

PTC Creo;Hexagon 的 Simufact Additive 和 VGSTUDIO MAX

簡介

來自 Tel Aviv Medical Center、PTC 和 Hexagon 的世界級團隊,在匯集了醫學、工程和技術等學科的突破性整合中取得了醫學突破:專為年輕癌症患者設計和製造,完全個人化的肩胛骨植體。這些專家共同為個人化醫療保健立下新標準,打破醫療用植體的數位工程潛力極限。

病患的抗病歷程和客製化解決方案需求

起初,這位年輕病患為長達數個月的疼痛和行動不便所苦,最後被診斷患有罕見癌症。MRI 造影影像顯示肩胛骨有大範圍損傷,並且有惡性腫瘤入侵周圍的肌肉。前方道路充滿挑戰,眼前的目標是移除受侵襲的骨頭,但要盡可能保留肩膀功能。

透過先進工程實施創新規劃

病患一開始接受化學治療讓腫瘤縮小,但是仍然需要移除整個肩胛骨,即實施肩胛骨切除術。面對可能使患者失去肩部功能的手術,該團隊選擇了不同的途徑:他們將設計並植入一個客製化 3D 列印鈦金屬肩胛骨,以符合患者獨特的解剖結構。這種方式不僅可以恢復活動能力,還有助於重新定義未來複雜骨骼手術的治療方案。

創新的植體設計

植體設計的必要需求和挑戰包括:
  • 保留患者原始的解剖體積、形狀和運動學。
  • 將植體的機械屬性最佳化,同時將重量減到最輕。
  • 為肌肉附著提供一組最佳的錨點。
  • 使用進階晶格結構以促進連接的組織和肌肉向內生長,並運用 Creo 金屬增量製造設計 (Creo Design for Metal Additive Manufacturing) 將支撐和扭曲減到最少。
  • 採用最小表面以確保關節活動流暢。
  • 利用先進的機器模擬來確認植體對於肩膀和手臂活動的負載能力。
  • 確保植體具有可製造性並減少列印測試的次數,並利用 Simufact Additive 來模擬列印零件時會扭曲零件的熱機械流程並彌補缺陷。
  • 確認列印品質符合認證標準,並利用 VGSTUDIO MAX 來處理 CT 掃描資料及檢驗複雜結構的品質和列印出來的金屬特性。

劃時代的手術和病患康復

手術如預期進行,個人化的植體完美嵌進病患的身體結構中。憑藉 Creo 設計和 Hexagon 認證工具所創造出的精確個人化植體,在病患的快速康復過程中扮演關鍵角色,讓病患可以在幾天內開始恢復活動能力,為融入植體的卓越工程技術提供證明。現在,病患正在進行復健,身體功能已恢復,生活品質也獲得改善。

個人化醫療的新時代

這項協同合作計畫引進 Digital Thread 技術以打造個人化解決方案,支援軟組織的高效內向生長,為個人化醫療立下新定義。對於跟複雜骨骼癌症奮戰的病患來說,這項發展代表新時代的開始,即創新科技與恩慈療法相結合的時代。Tel Aviv Sourasky Medical Center 外科創新和 3D 列印部門主管 Solomon Dadia 醫師強調這些進展所代表的意義:

生物活性列印植體是植體的未來趨勢!複雜可植入列印材料的發展,結合強大的增量製造和模擬軟體,讓我們可以將智慧植體引進外科手術的世界。這些植體會與人體組織互動,以便將在身體中成功運作的機率最大化,並確保完美嵌合及促進組織生長。這些發展成果代表個人化醫療新時代的到來。」

– Dr. Solomon Dadia 醫師,Tel Aviv Sourasky Medical Center 外科創新和 3D 列印部門主管

關於協作成員

Tel Aviv Medical Center:以病患為中心醫療領域的領導者,為開創性外科技術訂立標準。

PTC:數位轉型領域的領導者,在個人化醫療解決方案上取得突破性進展。

六邊形:使用 Digital Twin 來預測與改良製造流程,確保醫療研究成果安全及符合標準,快速交付高品質元件。

總結

本故事闡述科技與人性的卓越結合,過程中病患快速康復,彰顯個人化醫療解決方案的深遠影響。從病患確診到重獲活動能力,這項專案讓世人看見 Creo 和跨領域協同合作專家如何使用專為個別病患打造的解決方案,重塑醫療保健的下一個待開發領域。