Касцяныя імплантаты з 3D-друкам: металічныя косці, якія ўбудоўваюцца ў цела

• аўтар:
• імя аўтара

  Quantumrun Foresight
• Чэрвень 28, 2023

Асноўныя моманты Insight

3D-друк, або адытыўная вытворчасць, робіць значныя поспехі ў галіне медыцыны, асабліва з касцянымі імплантатамі. Першыя поспехі ўключаюць 3D-друкаваны тытанавы імплантат для сківічнай косткі і 3D-друкаваныя імплантаты для пацыентаў з астэанекрозам, якія фактычна прапануюць альтэрнатыву ампутацыі. Медыцынскія спецыялісты з аптымізмам глядзяць у будучыню 3D-друкаваных костак, якія могуць выправіць генетычныя заганы развіцця, выратаваць канечнасці ад траўмаў або хвароб і падтрымаць рост новай, натуральнай касцяной тканіны з дапамогай 3D-друкаваных «звышэластычных» костак.

Кантэкст касцяных імплантатаў, надрукаваных на 3D

Трохмерны друк выкарыстоўвае праграмнае забеспячэнне для стварэння аб'ектаў метадам напластавання. Гэты тып праграмнага забеспячэння для друку часам называюць адытыўнай вытворчасцю і ўключае ў сябе розныя матэрыялы, такія як пластмасы, кампазіты або біямедыцынскія матэрыялы. 

Ёсць некалькі кампанентаў, якія выкарыстоўваюцца для 3D-друку костак і касцяных каркасаў, напрыклад:

• Металічныя матэрыялы (напрыклад, тытанавы сплаў і магніевы сплаў), 
• Неарганічныя неметалічныя матэрыялы (напрыклад, біялагічнае шкло), 
• Біялагічная кераміка і біялагічны цэмент, і 
• Высокамалекулярныя матэрыялы (такія як поликапролактон і полимолочная кіслата).

Адзін з самых першых поспехаў у 3D-друкаваных касцяных імплантатах быў у 2012 годзе, калі нідэрландская кампанія па медыцынскім дызайне Xilloc Medical надрукавала тытанавы імплантат для замены сківіц хворага на рак паражніны рота. Каманда выкарыстала складаныя алгарытмы для змены лічбавай сківіцы, каб крывяносныя пасудзіны, нервы і мышцы маглі прымацавацца да тытанавага імплантата пасля друку.

Разбуральнае ўздзеянне

Астэанекроз, або адміранне косткі тараннай косткі ў лодыжцы, можа прывесці да болю і абмежавання рухаў на працягу ўсяго жыцця. У некаторых выпадках пацыентам можа спатрэбіцца ампутацыя. Аднак для некаторых пацыентаў з астэанекрозам 3D-друкаваны імплантат можа быць выкарыстаны ў якасці альтэрнатывы ампутацыі. У 2020 годзе Тэхаскі паўднёва-заходні медыцынскі цэнтр выкарыстаў 3D-прынтар для замены галенастопа на металічную версію. Каб стварыць 3D-друкаваную косць, урачам для даведкі спатрэбілася КТ тараннай косткі здаровай ступні. З дапамогай гэтых малюнкаў яны працавалі з трэцяй асобай, каб вырабіць тры пластыкавыя імплантаты розных памераў для пробнага выкарыстання. Перад аперацыяй лекары выбіраюць найбольш прыдатны перад тым, як надрукаваць канчатковы імплантат. У якасці металу выкарыстоўваўся тытан; і як толькі мёртвая асыпная костка была выдаленая, новая была пастаўлена на месца. 3D-рэпліка забяспечвае рух у галёнкаступнёвых і падтаранных суставах, дазваляючы рухаць ступнёй уверх-уніз і з боку ў бок.

Лекары з аптымізмам глядзяць у будучыню 3D-друкаваных костак. Гэтая тэхналогія адкрывае магчымасць выправіць генетычныя заганы развіцця або захаваць канечнасці, якія былі пашкоджаныя траўмай або хваробай. Падобныя працэдуры выпрабоўваюцца для іншых частак цела, у тым ліку для пацыентаў, якія страцілі канечнасці і органы з-за раку. У дадатак да магчымасці 3D-друку цвёрдых костак, у 3 годзе даследчыкі таксама распрацавалі 2022D-друкаваную «гіпераластычную» косць. Гэты сінтэтычны касцяны імплантат нагадвае каркас або краты і прызначаны для падтрымкі росту і рэгенерацыі новай натуральнай касцяной тканіны.

Наступствы 3D-друкаваных касцяных імплантатаў

Больш шырокія наступствы 3D-друкаваных касцяных імплантатаў могуць уключаць: 

• Страхавыя кампаніі, якія ствараюць палітыку пакрыцця адносна 3D-імплантатаў. Гэтая тэндэнцыя можа прывесці да розных узнагароджанняў на аснове розных выкарыстоўваных 3D-друкаваных матэрыялаў. 
• Імплантаты становяцца больш эканамічна эфектыўнымі па меры развіцця і камерцыялізацыі медыцынскіх тэхналогій 3D-друку. Гэтыя скарачэнні выдаткаў палепшаць ахову здароўя для бедных і ў краінах, якія развіваюцца, дзе найбольш неабходныя эканамічна эфектыўныя працэдуры.
• Студэнты-медыкі выкарыстоўваюць 3D-прынтары для стварэння прататыпаў костак для тэсціравання і хірургічнай практыкі.
• Больш кампаній, якія займаюцца вытворчасцю медыцынскіх вырабаў, інвестуюць у біямедыцынскія 3D-прынтары, каб задаволіць растучы попыт у сферы аховы здароўя.
• Больш навукоўцаў супрацоўнічаюць з тэхналагічнымі фірмамі для распрацоўкі 3D-прынтараў спецыяльна для замены органаў і костак.
• Пацыенты з гібеллю або дэфектамі костак атрымліваюць 3D-друк, які можа аднавіць рух.

Пытанні для каментавання

• Як яшчэ, на вашу думку, тэхналогія 3D-друку можа падтрымліваць медыцыну?
• Якія могуць быць патэнцыйныя праблемы з выкарыстаннем 3D-друкаваных імплантатаў?