3D-prinditud luuimplantaadid: metallist luud, mis integreeruvad kehasse

• Autor:
• autori nimi

  Quantumrun Foresight
• Juuni 28, 2023

Ülevaate esiletõstmised

3D-printimine ehk lisandite tootmine teeb meditsiinivaldkonnas olulisi edusamme, eriti luuimplantaatide puhul. Varased edusammud hõlmavad 3D-prinditud titaanist lõualuu implantaati ja 3D-prinditud implantaate osteonekroosiga patsientidele, pakkudes tõhusalt alternatiivi amputatsioonile. Meditsiinitöötajad on optimistlikud 3D-prinditud luude tuleviku suhtes, mis võiksid parandada geneetilisi väärarenguid, päästa jäsemeid traumast või haigustest ning toetada 3D-prinditud "hüperelastsete" luude abil uue loomuliku luukoe kasvu.

3D-prinditud luuimplantaatide kontekst

Kolmemõõtmeline printimine kasutab objektide loomiseks kihistamismeetodi abil tarkvara. Seda tüüpi printimistarkvara nimetatakse mõnikord lisaainete tootmiseks ja see hõlmab erinevaid materjale, nagu plastid, komposiitmaterjalid või biomeditsiinilised materjalid. 

Luude ja luukarkasside 3D-printimiseks kasutatakse mõnda komponenti, näiteks:

• metallmaterjalid (nagu titaanisulam ja magneesiumisulam), 
• anorgaanilised mittemetallist materjalid (nagu bioloogiline klaas), 
• Bioloogiline keraamiline ja bioloogiline tsement ning 
• Kõrgmolekulaarsed materjalid (nagu polükaprolaktoon ja polüpiimhape).

Üks varasemaid õnnestumisi 3D-prinditud luuimplantaatide vallas oli 2012. aastal, kui Hollandis asuv meditsiinidisaini ettevõte Xilloc Medical printis titaanist implantaadi, et asendada suuvähiga patsiendi lõualuud. Meeskond kasutas digitaalse lõualuu muutmiseks keerulisi algoritme, nii et veresooned, närvid ja lihased saaksid pärast trükitud titaanimplantaadi külge kinnituda.

Häiriv mõju

Hüppeliigese taluluu osteonekroos ehk luu surm võib põhjustada eluaegset valu ja piiratud liikumist. Mõnel juhul võivad patsiendid vajada amputatsiooni. Mõne osteonekroosiga patsiendi puhul võib aga amputatsiooni alternatiivina kasutada 3D-prinditud implantaati. 2020. aastal kasutas Texases asuv TÜ Southwesterni meditsiinikeskus 3D-printerit, et asendada pahkluu luud metallversiooniga. 3D-prinditud luu loomiseks vajasid arstid võrdluseks hea jala taluluu CT-skaneeringuid. Nende piltidega tegid nad koostööd kolmanda osapoolega, et toota kolm erinevas suuruses plastimplantaati katseliseks kasutamiseks. Arstid valivad kõige sobivama enne lõpliku implantaadi printimist enne operatsiooni. Kasutatud metalliks oli titaan; ja kui surnud taluluu eemaldati, pandi uus paika. 3D koopia võimaldab liikumist pahkluu ja subtalaarsetes liigestes, võimaldades liigutada jalga üles-alla ja küljelt küljele.

Arstid on 3D-prinditud luude tuleviku suhtes optimistlikud. See tehnoloogia avab ukse geneetiliste väärarengute korrigeerimiseks või trauma või haiguse tõttu kahjustatud jäsemete päästmiseks. Sarnaseid protseduure katsetatakse ka teiste kehaosadega, sealhulgas patsientidel, kes kaotavad vähi tõttu jäsemeid ja elundeid. Lisaks kindlate luude 3D-printimisele töötasid teadlased 3. aastal välja ka 2022D-prinditud "hüperelastse" luu. See sünteetiline luuimplantaat meenutab karkassi või võre ning on loodud toetama uue loodusliku luukoe kasvu ja taastumist.

3D-prinditud luuimplantaatide tagajärjed

3D-prinditud luuimplantaatide laiemad tagajärjed võivad hõlmata järgmist: 

• Kindlustusseltsid, kes loovad 3D-implantaatide kindlustuspoliise. See suundumus võib erinevate kasutatud 3D-prinditud materjalide põhjal kaasa tuua erinevaid sissemakseid. 
• Meditsiinilise 3D-printimise tehnoloogia arenedes ja kommertsialiseerumisel muutuvad implantaadid kuluefektiivsemaks. Need kulude vähendamised parandavad vaeste ja arengumaade tervishoiuteenuseid, kus kuluefektiivseid protseduure on kõige rohkem vaja.
• Meditsiinitudengid, kes kasutavad 3D-printereid, et luua katsetamiseks ja kirurgiliseks praktikaks mõeldud luu prototüüpe.
• Rohkem meditsiiniseadmete ettevõtteid investeerib biomeditsiinilistesse 3D-printeritesse, et rahuldada tervishoiutööstuse kasvavat nõudlust.
• Rohkem teadlasi teeb koostööd tehnoloogiaettevõtetega, et kavandada 3D-printereid spetsiaalselt elundite ja luude asendamiseks.
• Patsiendid, kellel on luu surm või defektid, kes saavad 3D-printe, mis võivad taastada liikumist.

Küsimused, mida kommenteerida

• Kuidas muidu saab 3D-printimise tehnoloogia teie arvates meditsiinivaldkonda toetada?
• Millised võivad olla 3D-prinditud implantaatide võimalikud väljakutsed?