Костные имплантаты, напечатанные на 3D-принтере: металлические кости, которые интегрируются в тело

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ:
Кредит изображения
Istock

Костные имплантаты, напечатанные на 3D-принтере: металлические кости, которые интегрируются в тело

Костные имплантаты, напечатанные на 3D-принтере: металлические кости, которые интегрируются в тело

Текст подзаголовка
Трехмерная печать теперь может использоваться для создания металлических костей для трансплантатов, благодаря чему донорство костей осталось в прошлом.
    • Автор:
    • Имя автора
      Квантумран Форсайт
    • 28 июня 2023

    Основные моменты

    3D-печать, или аддитивное производство, делает значительные успехи в области медицины, особенно в области костных имплантатов. Первые успехи включают 3D-печатный титановый имплантат челюстной кости и 3D-печатные имплантаты для пациентов с остеонекрозом, которые эффективно предлагают альтернативу ампутации. Медицинские работники с оптимизмом смотрят в будущее костей, напечатанных на 3D-принтере, которые могут исправить генетические пороки развития, спасти конечности от травм или болезней и поддержать рост новой, естественной костной ткани с помощью «гиперэластичных» костей, напечатанных на 3D-принтере.

    Контекст костных имплантатов, напечатанных на 3D-принтере

    Трехмерная печать использует программное обеспечение для создания объектов методом наслоения. Этот тип программного обеспечения для печати иногда называют аддитивным производством и включает в себя различные материалы, такие как пластмассы, композиты или биомедицинские материалы. 

    Есть несколько компонентов, используемых для 3D-печати костей и костных каркасов, например:

    • Металлические материалы (такие как титановый сплав и магниевый сплав), 
    • Неорганические неметаллические материалы (например, биологическое стекло), 
    • Биологическая керамика и биологический цемент, а также 
    • Высокомолекулярные материалы (такие как поликапролактон и полимолочная кислота).

    Один из первых успехов в области костных имплантатов, напечатанных на 3D-принтере, был достигнут в 2012 году, когда нидерландская компания по медицинскому дизайну Xilloc Medical напечатала титановый имплантат для замены челюсти больного раком ротовой полости. Команда использовала сложные алгоритмы для изменения цифровой челюстной кости, чтобы кровеносные сосуды, нервы и мышцы могли прикрепляться к титановому имплантату после печати.

    Разрушительное воздействие

    Остеонекроз, или смерть кости таранной кости на лодыжке, может привести к пожизненной боли и ограничению движений. В некоторых случаях пациентам может потребоваться ампутация. Однако для некоторых пациентов с остеонекрозом имплантат, напечатанный на 3D-принтере, можно использовать в качестве альтернативы ампутации. В 2020 году Юго-западный медицинский центр UT в Техасе использовал 3D-принтер для замены костей лодыжки металлической версией. Чтобы создать 3D-печатную кость, врачам потребовались компьютерные томограммы таранной кости на здоровой стопе для справки. Используя эти изображения, они совместно с третьей стороной изготовили три пластиковых имплантата разных размеров для пробного использования. Врачи выбирают наилучший вариант, прежде чем напечатать окончательный имплантат перед операцией. В качестве металла использовался титан; и как только мертвая осыпь была удалена, новая была помещена на место. Трехмерная копия позволяет выполнять движения в голеностопном и подтаранном суставах, позволяя двигать стопой вверх-вниз и из стороны в сторону.

    Врачи с оптимизмом смотрят в будущее костей, напечатанных на 3D-принтере. Эта технология открывает двери для исправления генетических пороков развития или спасения конечностей, поврежденных травмой или болезнью. Аналогичные процедуры проходят испытания и для других частей тела, в том числе для пациентов, потерявших конечности и органы из-за рака. Помимо возможности 3D-печати твердых костей, исследователи также разработали 3D-печать «гиперэластичной» кости в 2022 году. Этот синтетический костный имплантат напоминает каркас или решетку и предназначен для поддержки роста и регенерации новой, естественной костной ткани.

    Последствия костных имплантатов, напечатанных на 3D-принтере

    Более широкие последствия костных имплантатов, напечатанных на 3D-принтере, могут включать: 

    • Страховые компании создают политику покрытия в отношении 3D-имплантатов. Эта тенденция может привести к различным вознаграждениям в зависимости от используемых материалов для 3D-печати. 
    • Имплантаты становятся все более рентабельными по мере развития и коммерциализации медицинской технологии 3D-печати. Это снижение затрат улучшит здравоохранение для бедных и в развивающихся странах, где наиболее необходимы экономически эффективные процедуры.
    • Студенты-медики используют 3D-принтеры для создания прототипов костей для тестирования и хирургической практики.
    • Все больше компаний, производящих медицинское оборудование, инвестируют в биомедицинские 3D-принтеры, чтобы удовлетворить растущий спрос в отрасли здравоохранения.
    • Больше ученых сотрудничают с техническими фирмами для разработки 3D-принтеров специально для замены органов и костей.
    • Пациенты со смертью или дефектами костей получают 3D-принтеры, которые могут восстановить движение.

    Вопросы для комментариев

    • Как еще, по вашему мнению, технология 3D-печати может помочь в области медицины?
    • Какие могут быть потенциальные проблемы с имплантатами, напечатанными на 3D-принтере?

    Ссылки на статистику

    Для этого понимания использовались следующие популярные и институциональные ссылки:

    Национальные институты здоровья Обзор 3D-печатных костных имплантатов | 27 марта 2022 г.