3D отпечатани костни импланти: Метални кости, които се интегрират в тялото

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Юни 28, 2023

Акценти в Insight

3D печатът или адитивното производство прави значителни крачки в областта на медицината, особено с костните импланти. Ранните успехи включват 3D отпечатан титанов имплант на челюстната кост и 3D отпечатани импланти за пациенти с остеонекроза, които ефективно предлагат алтернатива на ампутацията. Медицинските специалисти са оптимисти за бъдещето на 3D-отпечатаните кости, които биха могли да коригират генетични малформации, да спасят крайниците от травма или заболяване и да поддържат растежа на нова, естествена костна тъкан с помощта на 3D-отпечатани "хипереластични" кости.

Контекст на 3D отпечатани костни импланти

Триизмерният печат използва софтуер за създаване на обекти чрез метод на наслояване. Този тип софтуер за печат понякога е известен като адитивно производство и включва различни материали, като пластмаси, композити или биомедицински материали. 

Има няколко компонента, използвани за 3D принтиране на кости и костни скелета, като например:

• Метални материали (като титанова сплав и магнезиева сплав), 
• Неорганични неметални материали (като биологично стъкло), 
• Биологична керамика и биологичен цимент, и 
• Високомолекулни материали (като поликапролактон и полимлечна киселина).

Един от най-ранните успехи в 3D отпечатаните костни импланти беше през 2012 г., когато базираната в Холандия компания за медицински дизайн Xilloc Medical отпечата титаниев имплант, който да замени челюстите на пациент с рак на устната кухина. Екипът използва сложни алгоритми, за да промени дигиталната челюстна кост, така че кръвоносните съдове, нервите и мускулите да могат да се прикрепят към титаниевия имплант, след като бъде отпечатан.

Разрушително въздействие

Остеонекроза или костна смърт на талуса в глезена може да доведе до болка и ограничено движение през целия живот. В някои случаи пациентите може да се нуждаят от ампутация. Въпреки това, за някои пациенти с остеонекроза, 3D отпечатан имплант може да се използва като алтернатива на ампутацията. През 2020 г. базираният в Тексас UT Southwestern Medical Center използва 3D принтер, за да замени костите на глезена с метална версия. За да създадат 3D отпечатаната кост, лекарите се нуждаеха от компютърна томография на талуса на здравия крак за справка. С тези изображения те работиха с трета страна, за да произведат три пластмасови импланта в различни размери за пробна употреба. Лекарите избират най-подходящия, преди да отпечатат окончателния имплант преди операцията. Използваният метал е титан; и след като мъртвият талус беше отстранен, новият беше поставен на мястото му. 3D репликата позволява движение в глезенните и субталарните стави, като прави възможно движението на крака нагоре и надолу и от едната към другата страна.

Лекарите са оптимисти за бъдещето на 3D-отпечатаните кости. Тази технология отваря вратата за коригиране на генетични малформации или спасяване на крайници, които са били увредени от травма или заболяване. Подобни процедури се изпробват и за други части на тялото, включително пациенти, които губят крайници и органи от рак. В допълнение към възможността за 3D отпечатване на твърди кости, изследователите разработиха и 3D отпечатана „хипереластична“ кост през 2022 г. Този синтетичен костен имплант прилича на скеле или решетка и е проектиран да поддържа растежа и регенерацията на нова, естествена костна тъкан.

Последици от 3D-отпечатани костни импланти

По-широките последици от 3D отпечатаните костни импланти могат да включват: 

• Застрахователни компании, създаващи полици за покритие относно 3D импланти. Тази тенденция може да доведе до различни възнаграждения въз основа на различните използвани 3D печатни материали. 
• Имплантите стават все по-рентабилни, тъй като медицинската технология за 3D печат се развива и става все по-комерсиализирана. Тези намаления на разходите ще подобрят здравните грижи за бедните и в развиващите се страни, където икономически ефективни процедури са най-необходими.
• Студенти по медицина, използващи 3D принтери за създаване на костни прототипи за тестване и хирургическа практика.
• Повече компании за медицински изделия инвестират в биомедицински 3D принтери, за да отговорят на нарастващото търсене в здравната индустрия.
• Повече учени си партнират с технологични фирми за проектиране на 3D принтери специално за заместване на органи и кости.
• Пациенти с костна смърт или дефекти, получаващи 3D отпечатъци, които могат да възстановят движението.

Въпроси за коментар

• Как иначе смятате, че технологията за 3D печат може да подпомогне медицинската сфера?
• Какви могат да бъдат потенциалните предизвикателства при наличието на 3D отпечатани импланти?