3D atspausdinti kaulų implantai: metaliniai kaulai, kurie integruojasi į kūną

• Autorius:
• autoriaus vardas

  Quantumrun Foresight
• Birželio 28, 2023

Įžvalgos akcentai

3D spausdinimas arba priedų gamyba daro didelę pažangą medicinos srityje, ypač naudojant kaulų implantus. Ankstyvieji pasiekimai apima 3D atspausdintą titano žandikaulio implantą ir 3D atspausdintus implantus pacientams, sergantiems osteonekroze, kurie veiksmingai siūlo amputacijos alternatyvą. Medicinos specialistai optimistiškai vertina 3D spausdintų kaulų ateitį, nes tai gali ištaisyti genetinius apsigimimus, išgelbėti galūnes nuo traumų ar ligų ir palaikyti naujo, natūralaus kaulinio audinio augimą naudojant 3D atspausdintus „hiperelastingus“ kaulus.

3D atspausdintų kaulų implantų kontekstas

Trimatis spausdinimas naudoja programinę įrangą objektams kurti naudojant sluoksniavimo metodą. Šio tipo spausdinimo programinė įranga kartais vadinama priedų gamyba ir apima įvairias medžiagas, tokias kaip plastikai, kompozitai ar biomedicinos. 

Yra keli komponentai, naudojami 3D kaulams ir kaulų pastoliams spausdinti, pavyzdžiui:

• metalo medžiagos (pvz., titano lydinys ir magnio lydinys), 
• Neorganinės nemetalinės medžiagos (pvz., biologinis stiklas), 
• Biologinė keramika ir biologinis cementas, ir 
• Didelės molekulinės medžiagos (pvz., polikaprolaktonas ir polipieno rūgštis).

Viena iš pirmųjų 3D spausdintų kaulų implantų sėkmės buvo 2012 m., kai Nyderlandų medicinos dizaino įmonė „Xilloc Medical“ atspausdino titano implantą, skirtą pakeisti burnos vėžiu sergančio paciento žandikaulius. Komanda naudojo sudėtingus algoritmus, kad pakeistų skaitmeninį žandikaulį, kad kraujagyslės, nervai ir raumenys galėtų prisitvirtinti prie atspausdinto titano implanto.

Trikdantis poveikis

Kulkšnies kaulo osteonekrozė arba kaulų mirtis gali sukelti skausmą ir ribotą judėjimą visą gyvenimą. Kai kuriais atvejais pacientams gali prireikti amputacijos. Tačiau kai kuriems pacientams, sergantiems osteonekroze, 3D atspausdintas implantas gali būti naudojamas kaip amputacijos alternatyva. 2020 m. Teksase įsikūręs UT Southwestern medicinos centras panaudojo 3D spausdintuvą, kad kulkšnies kaulus pakeistų metaline versija. Norint sukurti 3D atspausdintą kaulą, gydytojai turėjo atlikti gerosios pėdos blauzdikaulio kompiuterinę tomografiją. Su šiais vaizdais jie dirbo su trečiąja šalimi, kad pagamintų tris įvairių dydžių plastikinius implantus bandomajam naudojimui. Gydytojai parenka tinkamiausią implantą prieš išspausdindami galutinį implantą prieš operaciją. Naudotas metalas buvo titanas; o kai buvo pašalintas negyvas stuburo kaulas, naujas buvo įdėtas į vietą. 3D replika leidžia judėti čiurnos ir subtalinių sąnarių srityje, todėl pėdą galima judinti aukštyn ir žemyn bei iš vienos pusės į kitą.

Gydytojai optimistiškai vertina 3D spausdintų kaulų ateitį. Ši technologija atveria galimybes koreguoti genetinius apsigimimus arba išsaugoti traumos ar ligos pažeistas galūnes. Panašios procedūros išbandomos ir kitoms kūno dalims, įskaitant pacientus, kurie dėl vėžio netenka galūnių ir organų. Be galimybės spausdinti 3D tvirtus kaulus, 3 m. mokslininkai taip pat sukūrė 2022D atspausdintą „hiperelastinį“ kaulą. Šis sintetinis kaulo implantas primena karkasą arba grotelę ir yra skirtas palaikyti naujo, natūralaus kaulinio audinio augimą ir regeneraciją.

3D spausdintų kaulų implantų pasekmės

Platesnės 3D atspausdintų kaulų implantų pasekmės gali būti: 

• Draudimo bendrovės, kuriančios draudimo polisas dėl 3D implantų. Ši tendencija gali lemti skirtingus atlygius, atsižvelgiant į skirtingas naudojamas 3D spausdinimo medžiagas. 
• Tobulėjant medicininės 3D spausdinimo technologijoms ir tampant komercializmui, implantai tampa vis ekonomiškesni. Dėl šių išlaidų mažinimo pagerės sveikatos priežiūra neturtingiesiems ir besivystančiose šalyse, kur labiausiai reikalingos ekonomiškai efektyvios procedūros.
• Medicinos studentai, naudodami 3D spausdintuvus, kurdami kaulų prototipus bandymams ir chirurginei praktikai.
• Daugiau medicinos prietaisų įmonių investuoja į biomedicininius 3D spausdintuvus, kad patenkintų didėjančią paklausą sveikatos priežiūros pramonėje.
• Daugiau mokslininkų bendradarbiauja su technologijų įmonėmis, kad sukurtų 3D spausdintuvus specialiai organų ir kaulų keitimui.
• Pacientai, kuriems yra kaulų mirtis arba defektai, gaunantys 3D spaudinius, kurie gali atkurti judėjimą.

Klausimai komentuoti

• Kaip dar, jūsų manymu, 3D spausdinimo technologija gali palaikyti medicinos sritį?
• Kokie gali būti iššūkiai turint 3D spausdintus implantus?