A protocol for recovery of a rat tibia fracture through 3D scaffold implantation

Abstract

서론: 최근 골절을 치유하는 방법 중 하나는 환자 맞춤형 3D 프린팅을 적용하는 것으로, 골절부의 결손 부위를 맞춤형으로 제작한 임플란트를 정확히 출력해 이식하는 것이 최적 골절 치유 방법이다. 이 연구에서는 표준화된 3D 프린팅 프로세스 구현을 위해, 골절 모델을 만들고 그 맞춤형 3D 프린팅을 제작하며 이식할 수 있는 전체 프로세스를 진행하여 동물 실험을 통해 적용해 보고자 하였다.

실험 및 방법: 골절치료 3D 프린팅 프로세스를 정립하고 골절모델을 제작하여, X-ray와 micro-CT 이미지를 획득하고, 이미지 전처리 소프트웨어를 사용해 분할과 재구성을 하여 골절된 뼈를 추출하였다. 이를 바탕으로 골절부위 스캐폴드를 3차원 모델링하고 3D프린팅으로 출력하여 골절부위에 이식한 후, 방사선 검사를 통해 3D 프린팅 프로토콜을 실험으로 확인하고자 하였다.

결과: 골절 모델을 만들고 그 맞춤형 3D 프린팅 골편을 제작하여 결함 부위에 이식할 수 있는 전체 프로세스를 3D 프린팅으로 적용하는 과정을 수행하였다

논의: 3D 프린팅 프로토콜 진행에 따른 골절 회복 프로세스에 대한 동물 임상 검증과 조직학적 연구의 필요성이 있다.

결론: X-ray와 micro-CT 영상을 활용해 비정형적 골절을 맞춤형으로 대체하는 3D프린팅 스캐폴드의 식립 과정을 수행하여, 골절 치료에 새로운 역할을 할 것으로 기대된다.|INTRODUCTION: One of the recent fracture healing methods is to apply patient-specific 3D printing, and the optimal fracture healing method is to accurately print and implant a customized implant for the defect in the fracture area. For the realization of a standardized 3D printing process, this study tried to apply it through animal experiments by making a fracture model, manufacturing the customized 3D printing, and proceeding with the entire process for implantation.

MATERIALS and METHODS: Fracture treatment 3D printing process was established and fracture model was produced, X-ray and micro-CT images were acquired, and fractured bones were extracted by segmentation and reconstruction using image preprocessing software. Based on this, the fracture site scaffold was modeled three-dimensionally, and the 3D printing protocol was experimentally verified through 3D printing and implantation in the fracture site.

RESULTS: The entire process of making a fracture model, producing a customized 3D printed bone fragment, and implanting it in the defect site was performed through 3D printing.

DISCUSSION: There is a need for animal clinical validation and histological studies on the fracture recovery process following the 3D printing protocol.

CONCLUSION: It is expected to play a new role in fracture treatment by performing the implantation process of a 3D-printed scaffold that can be customized to replace atypical fractures using X-ray and micro-CT images.