3D tištěné kostní implantáty kovové kosti integrují tělo

KREDIT OBRAZU:

iStock

3D tištěné kostní implantáty: Kovové kosti, které se integrují do těla

Trojrozměrný tisk lze nyní použít k vytvoření kovových kostí pro transplantace, čímž se dárcovství kostí stalo minulostí.

Autor:
jméno autora
Quantumrun Foresight
Června 28, 2023

Zvýraznění Insight

3D tisk neboli aditivní výroba zaznamenává významné pokroky v lékařské oblasti, zejména s kostními implantáty. Mezi první úspěchy patří 3D vytištěný titanový čelistní implantát a 3D vytištěné implantáty pro pacienty s osteonekrózou, které efektivně nabízejí alternativu k amputaci. Zdravotníci jsou optimističtí ohledně budoucnosti 3D tištěných kostí, které by mohly napravit genetické malformace, zachránit končetiny před traumatem nebo nemocí a podpořit růst nové, přirozené kostní tkáně pomocí 3D tištěných „hyperelastických“ kostí.

Kontext kostních implantátů vytištěných na 3D tisku

Trojrozměrný tisk využívá software k vytváření objektů metodou vrstvení. Tento typ tiskového softwaru je někdy známý jako aditivní výroba a zahrnuje různé materiály, jako jsou plasty, kompozity nebo biomedicínské materiály.

Existuje několik komponent používaných pro 3D tisk kostí a kostních lešení, jako například:

Kovové materiály (jako je slitina titanu a slitina hořčíku),
Anorganické nekovové materiály (jako je biologické sklo),
Biologická keramika a biologický cement a
Vysokomolekulární materiály (jako je polykaprolakton a kyselina polymléčná).

Jedním z prvních úspěchů kostních implantátů vytištěných na 3D bylo v roce 2012, kdy nizozemská lékařská designová společnost Xilloc Medical vytiskla titanový implantát, který nahradil čelisti pacienta s rakovinou dutiny ústní. Tým použil komplikované algoritmy ke změně digitální čelisti tak, aby se krevní cévy, nervy a svaly mohly připojit k titanovému implantátu po vytištění.

Rušivý dopad

Osteonekróza neboli odumírání kosti talusu v kotníku může vést k celoživotní bolesti a omezenému pohybu. V některých případech mohou pacienti vyžadovat amputaci. U některých pacientů s osteonekrózou však může být jako alternativa k amputaci použit 3D vytištěný implantát. V roce 2020 použilo texaské UT Southwestern Medical Center 3D tiskárnu k nahrazení kotníkových kostí kovovou verzí. K vytvoření 3D vytištěné kosti potřebovali lékaři pro referenci CT skeny talu na dobré noze. S těmito snímky spolupracovali s třetí stranou na výrobě tří plastových implantátů v různých velikostech pro zkušební použití. Před tiskem finálního implantátu před operací lékaři vyberou nejvhodnější. Použitý kov byl titan; a jakmile byl mrtvý talus odstraněn, nový byl umístěn na místo. 3D replika umožňuje pohyb v kotníku a subtalárních kloubech, což umožňuje pohyb chodidla nahoru a dolů a ze strany na stranu.

Lékaři jsou optimističtí ohledně budoucnosti 3D tištěných kostí. Tato technologie otevírá dveře k nápravě genetických malformací nebo záchraně končetin, které byly poškozeny traumatem nebo nemocí. Podobné postupy se zkoušejí i na jiných částech těla, včetně pacientů, kteří kvůli rakovině přijdou o končetiny a orgány. Kromě možnosti 3D tisku pevných kostí vyvinuli vědci v roce 3 také 2022D vytištěnou „hyperelastickou“ kost. Tento syntetický kostní implantát připomíná lešení nebo mřížku a je navržen tak, aby podporoval růst a regeneraci nové, přirozené kostní tkáně.

Důsledky 3D tištěných kostních implantátů

Širší důsledky 3D tištěných kostních implantátů mohou zahrnovat:

Pojišťovny vytvářející pojistné smlouvy týkající se 3D implantátů. Tento trend může vést k různým výnosům na základě různých použitých 3D tištěných materiálů.
Implantáty se stávají nákladově efektivnějšími, protože lékařská technologie 3D tisku se vyvíjí a stává se více komercializovanou. Toto snížení nákladů zlepší zdravotní péči pro chudé a v rozvojových zemích, kde jsou nákladově efektivní postupy nejvíce potřeba.
Studenti medicíny využívající 3D tiskárny k vytváření prototypů kostí pro testování a chirurgickou praxi.
Více společností zabývajících se zdravotnickými zařízeními investuje do biomedicínských 3D tiskáren, aby uspokojily rostoucí poptávku ve zdravotnickém průmyslu.
Více vědců spolupracuje s technologickými firmami, aby navrhli 3D tiskárny speciálně pro náhrady orgánů a kostí.
Pacienti s kostní smrtí nebo defekty dostávají 3D tisky, které mohou obnovit pohyb.