Hodnocení bezpečnosti, proveditelnosti a časných klinických výsledků pacientům specifických implantátů pro kostní defekty vyrobených z titanové slitiny (Ti-6Al-4V) pomocí technologie 3D tisku

Kostní defekty vzniklé v důsledku traumatu, resekce nádoru, infekce nebo vrozených abnormalit představují významnou klinickou zátěž v ortopedické a rekonstrukční chirurgii celosvětově. Rozsáhlé nebo složité kostní defekty často vedou k prodlouženému postižení, funkčnímu omezení a snížené kvalitě života, pokud nejsou vhodně léčeny. Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) dochází každoročně přibližně k 20–50 milionům nefatálních úrazů v silničním provozu celosvětově, z nichž mnohé jsou spojeny se zlomeninami a segmentální ztrátou kosti vyžadující chirurgický zákrok.1 Kromě toho muskuloskeletální poruchy související s věkem, jako je osteoporóza, která postihuje odhadem 200 milionů lidí na celém světě, dále zvyšují incidenci kostních defektů a komplikací souvisejících se zlomeninami.2 Epidemiologické studie ukázaly, že ztráta kosti po resekci nádoru, těžkém traumatu nebo chronické infekci zůstává hlavní výzvou kvůli omezené regenerační kapacitě a vysokým mechanickým nárokům v místě defektu. Tradiční rekonstrukční metody, včetně autologních a alogenních kostních štěpů, ačkoli jsou široce používány, jsou spojeny s několika omezeními, jako je morbidita v místě odběru, omezená dostupnost štěpu, riziko přenosu infekce, prodloužená doba léčby a obtížnost dosažení optimální anatomické rekonstrukce.3,4 V důsledku toho se rekonstrukce kosti pomocí umělých implantovatelných materiálů ukázala jako slibná terapeutická strategie. Mezi dostupnými možnostmi získávají umělé kostní implantáty na bázi kovových biomateriálů, zejména titanových slitin, stále větší pozornost díky jejich schopnosti poskytovat okamžitou mechanickou stabilitu a podporovat biologickou integraci.5-7 Titan a slitiny na bázi titanu se po několik desetiletí rozsáhle používají v klinické implantaci kostí a jsou považovány za jedny z nejspolehlivějších materiálů pro skeletální rekonstrukci.5,7 Tyto materiály prokázaly příznivou mechanickou pevnost, odolnost proti korozi a vynikající biokompatibilitu, což umožňuje dlouhodobou implantaci v lidském těle. Titanové implantáty byly úspěšně použity v široké škále klinických situací, včetně kraniální a kraniofaciální rekonstrukce, náhrady defektů končetin a dlouhých kostí, spinální fixace a dentální implantace.5 Regulační orgány, jako je americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA), schválily použití titanových slitin, včetně Ti-6Al-4V, pro implantabilní zdravotnické prostředky na základě nahromaděných důkazů o bezpečnosti a účinnosti.6 Dále mezinárodní normy, jako jsou ISO 5832 a ISO 10993, a také vietnamská národní norma jasně definují požadavky na chemické složení, mechanické vlastnosti a testování biokompatibility titanových slitin používaných v lékařských implantátech.8-10 Četné mezinárodní i domácí studie konzistentně uvádějí nízkou toxicitu, minimální zánětlivou reakci a dobrou osteointegraci spojenou s implantáty na bázi titanu, čímž potvrzují jejich klinickou bezpečnost a vhodnost pro rekonstrukci kostních defektů.5-7 V posledních letech se aditivní výroba, běžně označovaná jako trojrozměrný (3D) tisk, stala významným technologickým pokrokem ve výrobě implantátů z titanových slitin. Konvenční výrobní metody, jako je lití, kování nebo obrábění, často čelí omezením při výrobě složitých geometrií a pacientům specifických návrhů, zejména pro nepravidelné nebo rozsáhlé kostní defekty.6 Naproti tomu technologie 3D tisku, zejména laserové techniky, jako je selektivní laserové tavení nebo fúze laserového práškového lože, umožňují přesnou výrobu implantátů Ti-6Al-4V na základě individuální anatomie pacienta.11 Pomocí preoperačních zobrazovacích dat z počítačové tomografie nebo magnetické rezonance lze personalizované implantáty digitálně navrhnout tak, aby přesně odpovídaly morfologii defektu. 12-15 Tato vysoká úroveň přesnosti návrhu umožňuje zlepšené přizpůsobení implantátu, optimalizované přenos zatížení a začlenění porézních nebo mřížkových struktur, které zlepšují prorůstání kosti a biologickou fixaci.9,11 V důsledku toho nabízejí 3D tištěné titanové implantáty významné výhody při řešení složitých kostních defektů, kde mohou být konvenční implantáty nedostatečné.

Celosvětově rostoucí počet studií zkoumal klinické použití 3D tištěných titanových implantátů v rekonstrukci kostních defektů a hlásil povzbudivé rané výsledky. Mezinárodní kazuistiky a klinické zprávy popsaly úspěšné použití pacientům specifických 3D tištěných implantátů Ti-6Al-4V při pánevní rekonstrukci po resekci nádoru, opravě kraniofaciálních a kraniálních defektů, chirurgii záchrany končetin a složitých defektech chodidla a kotníku.16-19 Tyto studie prokázaly přijatelné bezpečnostní profily, uspokojivou stabilitu implantátu, příznivou kostní integraci a zlepšení funkčních výsledků během raných období sledování. Přehledy publikované v mezinárodních ortopedických a biomateriálových časopisech zdůraznily výhody personalizovaného návrhu implantátu a porézní povrchové architektury při podpoře osteointegrace a funkčního zotavení.17 Ve Vietnamu se výzkum a klinická implementace technologie 3D tisku v kostní implantaci rychle rozvíjí, s rostoucím použitím v kraniofaciální chirurgii, ortopedickém traumatu a onkologii.20 Většina domácích zpráv však zůstává omezena na technické popisy nebo izolované klinické případy a prospektivní klinické studie se standardizovaným hodnocením bezpečnosti a raných výsledků jsou stále vzácné.

Navzdory rostoucím mezinárodním zkušenostem a vznikajícím klinickým aplikacím ve Vietnamu zůstává několik kritických mezer, které ospravedlňují nezbytnost této studie. podle nejnovějších směrnic Ministerstva zdravotnictví, jako vysoce rizikové zdravotnické prostředky (třída D), musí pacientům specifické 3D tištěné titanové implantáty podstoupit systematické klinické hodnocení ve fázích I, II a III, aby bylo přísně prokázáno jejich bezpečnost, proveditelnost a klinická účinnost před rozsáhlou klinickou implementací.21 Ačkoli předběžné studie ve Vietnamu zkoumaly podobné produkty, většina dostupných důkazů zůstává omezena na izolované případy nebo technické zprávy, s nedostatkem prospektivních, systematicky navržených klinických studií.22 Dále mohou rozdíly ve výrobních systémech, konfiguracích strojů, manipulaci s materiálem a procesních parametrech mezi výrobními zařízeními výrazně ovlivnit kvalitu implantátu a klinický výkon, což vyžaduje místně specifické klinické důkazy k potvrzení, že implantáty vyrobené v dané laboratoři 3D tisku jsou bezpečné, proveditelné a účinné u pacientů.23,24 Tato studie je proto nezbytná k naplnění těchto regulačních a vědeckých požadavků a k vytvoření základních klinických důkazů podporujících odpovědný klinický přenos 3D tištěných titanových implantátů. V tomto kontextu slouží Laboratoř 3D lékařských technologií na VinUniversity jako místně specifické výrobní zařízení pro pacientům specifické 3D tištěné implantáty, které funguje v souladu s mezinárodně uznávanými normami ISO pro výrobu zdravotnických prostředků a je pověřeno Ministerstvem zdravotnictví, zejména Odvětvím vědy, technologií a vzdělávání, k podpoře aktivit klinického hodnocení.25 Tato studie je proto nezbytná k naplnění těchto regulačních a vědeckých požadavků a k vytvoření základních klinických důkazů podporujících odpovědný klinický přenos 3D tištěných titanových implantátů vyrobených v rámci tohoto výrobního systému.