Τρισδιάστατα εκτυπωμένα οστικά εμφυτεύματα: Μεταλλικά οστά που ενσωματώνονται στο σώμα

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Ιούνιος 28, 2023

Συναλλαγές

Η τρισδιάστατη εκτύπωση, ή η κατασκευή προσθέτων, κάνει σημαντικά βήματα στον ιατρικό τομέα, ιδιαίτερα με τα οστικά εμφυτεύματα. Οι πρώτες επιτυχίες περιλαμβάνουν ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο εμφύτευμα γνάθου από τιτάνιο και τρισδιάστατα εκτυπωμένα εμφυτεύματα για ασθενείς με οστεονέκρωση, προσφέροντας ουσιαστικά μια εναλλακτική λύση στον ακρωτηριασμό. Οι επαγγελματίες του ιατρικού κλάδου είναι αισιόδοξοι για το μέλλον των 3D εκτυπωμένων οστών, που θα μπορούσαν να διορθώσουν γενετικές δυσπλασίες, να σώσουν τα άκρα από τραύματα ή ασθένειες και να υποστηρίξουν την ανάπτυξη νέου, φυσικού οστικού ιστού με τη βοήθεια τρισδιάστατων εκτυπωμένων «υπερελαστικών» οστών.

3D-εκτυπωμένο πλαίσιο εμφυτευμάτων οστών

Η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιεί λογισμικό για τη δημιουργία αντικειμένων μέσω μιας μεθόδου layering. Αυτός ο τύπος λογισμικού εκτύπωσης είναι μερικές φορές γνωστός ως κατασκευή προσθέτων και περιλαμβάνει διάφορα υλικά, όπως πλαστικά, σύνθετα υλικά ή βιοϊατρικά. 

Υπάρχουν μερικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για την τρισδιάστατη εκτύπωση οστών και οστικών ικριωμάτων, όπως:

• Μεταλλικά υλικά (όπως κράμα τιτανίου και κράμα μαγνησίου), 
• Ανόργανα μη μεταλλικά υλικά (όπως βιολογικό γυαλί), 
• Βιολογικό κεραμικό και βιολογικό τσιμέντο, και 
• Υψηλά μοριακά υλικά (όπως πολυκαπρολακτόνη και πολυγαλακτικό οξύ).

Μια από τις πρώτες επιτυχίες στα οστικά εμφυτεύματα με τρισδιάστατη εκτύπωση ήταν το 3 όταν η εταιρεία ιατρικού σχεδιασμού Xilloc Medical με έδρα την Ολλανδία εκτύπωσε ένα εμφύτευμα τιτανίου για να αντικαταστήσει τις γνάθους ενός ασθενή με καρκίνο του στόματος. Η ομάδα χρησιμοποίησε περίπλοκους αλγόριθμους για να αλλάξει το ψηφιακό οστό της γνάθου έτσι ώστε τα αιμοφόρα αγγεία, τα νεύρα και οι μύες να μπορούν να προσκολληθούν στο εμφύτευμα τιτανίου μόλις εκτυπωθεί.

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Η οστεονέκρωση, ή ο θάνατος των οστών, του αστραγάλου στον αστράγαλο, μπορεί να οδηγήσει σε μια ζωή πόνου και περιορισμένης κίνησης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ασθενείς μπορεί να χρειαστούν ακρωτηριασμό. Ωστόσο, για ορισμένους ασθενείς με οστεονέκρωση, ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο εμφύτευμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στον ακρωτηριασμό. Το 3, το UT Southwestern Medical Center με έδρα το Τέξας χρησιμοποίησε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή για να αντικαταστήσει τα οστά του αστραγάλου με μια μεταλλική έκδοση. Για να δημιουργήσουν το τρισδιάστατο εκτυπωμένο οστό, οι γιατροί χρειάστηκαν αξονική τομογραφία του αστραγάλου στο καλό πόδι για αναφορά. Με αυτές τις εικόνες, συνεργάστηκαν με ένα τρίτο μέρος για την παραγωγή τριών πλαστικών εμφυτευμάτων σε διάφορα μεγέθη για δοκιμαστική χρήση. Οι γιατροί επιλέγουν την καλύτερη εφαρμογή πριν εκτυπώσουν ένα τελικό εμφύτευμα πριν από τη χειρουργική επέμβαση. Το μέταλλο που χρησιμοποιήθηκε ήταν τιτάνιο. και μόλις αφαιρέθηκε ο νεκρός αστραγάλος, τοποθετήθηκε ο νέος. Το τρισδιάστατο αντίγραφο επιτρέπει την κίνηση στον αστράγαλο και στις υποαστραγαλικές αρθρώσεις, καθιστώντας δυνατή τη μετακίνηση του ποδιού πάνω και κάτω και από τη μία πλευρά στην άλλη.

Οι γιατροί είναι αισιόδοξοι για το μέλλον των οστών που εκτυπώνονται με 3D. Αυτή η τεχνολογία ανοίγει την πόρτα για τη διόρθωση γενετικών δυσπλασιών ή τη διάσωση άκρων που έχουν υποστεί βλάβη από τραύμα ή ασθένεια. Παρόμοιες διαδικασίες δοκιμάζονται και για άλλα μέρη του σώματος, συμπεριλαμβανομένων ασθενών που χάνουν άκρα και όργανα λόγω καρκίνου. Εκτός από τη δυνατότητα τρισδιάστατης εκτύπωσης συμπαγών οστών, οι ερευνητές ανέπτυξαν επίσης ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο «υπερελαστικό» οστό το 3. Αυτό το συνθετικό οστικό εμφύτευμα μοιάζει με ικρίωμα ή πλέγμα και έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίζει την ανάπτυξη και την αναγέννηση νέου, φυσικού οστικού ιστού.

Επιπτώσεις των οστικών εμφυτευμάτων με τρισδιάστατη εκτύπωση

Οι ευρύτερες επιπτώσεις των οστικών εμφυτευμάτων που εκτυπώνονται με 3D μπορεί να περιλαμβάνουν: 

• Ασφαλιστικές εταιρείες που δημιουργούν πολιτικές κάλυψης για τρισδιάστατα εμφυτεύματα. Αυτή η τάση μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικές επαναλήψεις με βάση τα διαφορετικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα υλικά που χρησιμοποιούνται. 
• Τα εμφυτεύματα γίνονται πιο οικονομικά όσο η τεχνολογία ιατρικής τρισδιάστατης εκτύπωσης αναπτύσσεται και γίνεται πιο εμπορευματοποιημένη. Αυτές οι μειώσεις κόστους θα βελτιώσουν την υγειονομική περίθαλψη για τους φτωχούς και στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου χρειάζονται περισσότερο οικονομικά αποδοτικές διαδικασίες.
• Φοιτητές ιατρικής που χρησιμοποιούν τρισδιάστατους εκτυπωτές για να δημιουργήσουν πρωτότυπα οστών για δοκιμές και χειρουργική πρακτική.
• Περισσότερες εταιρείες ιατρικών συσκευών επενδύουν σε βιοϊατρικούς τρισδιάστατους εκτυπωτές για να καλύψουν την αυξανόμενη ζήτηση στον κλάδο της υγειονομικής περίθαλψης.
• Περισσότεροι επιστήμονες συνεργάζονται με εταιρείες τεχνολογίας για να σχεδιάσουν τρισδιάστατους εκτυπωτές ειδικά για αντικαταστάσεις οργάνων και οστών.
• Ασθενείς με οστικό θάνατο ή ελαττώματα που λαμβάνουν τρισδιάστατες εκτυπώσεις που μπορούν να αποκαταστήσουν την κίνηση.

Ερωτήσεις για σχολιασμό

• Πώς αλλιώς πιστεύετε ότι η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να υποστηρίξει τον ιατρικό τομέα;
• Ποιες μπορεί να είναι οι πιθανές προκλήσεις της ύπαρξης εμφυτευμάτων με τρισδιάστατη εκτύπωση;