Kostné implantáty tlačené 3D: Kovové kosti, ktoré sa integrujú do tela

• Autor:
• meno autora

  Predvídavosť Quantumrun
• Júna 28, 2023

Zvýraznenie prehľadu

3D tlač alebo aditívna výroba robí významné pokroky v oblasti medicíny, najmä s kostnými implantátmi. Medzi prvé úspechy patrí 3D tlačený titánový implantát čeľustnej kosti a 3D tlačené implantáty pre pacientov s osteonekrózou, ktoré efektívne ponúkajú alternatívu k amputácii. Zdravotnícki profesionáli sú optimistickí, pokiaľ ide o budúcnosť 3D tlačených kostí, ktoré by mohli opraviť genetické malformácie, zachrániť končatiny pred traumou alebo chorobou a podporiť rast nového, prirodzeného kostného tkaniva pomocou 3D tlačených „hyperelastických“ kostí.

Kontext kostných implantátov vytlačených 3D

Trojrozmerná tlač využíva softvér na vytváranie objektov metódou vrstvenia. Tento typ tlačového softvéru je niekedy známy ako aditívna výroba a zahŕňa rôzne materiály, ako sú plasty, kompozity alebo biomedicínske materiály. 

Na 3D tlač kostí a kostných lešení sa používa niekoľko komponentov, ako napríklad:

• Kovové materiály (ako zliatina titánu a zliatina horčíka), 
• Anorganické nekovové materiály (ako biologické sklo), 
• Biologická keramika a biologický cement, a 
• Vysokomolekulárne materiály (ako je polykaprolaktón a kyselina polymliečna).

Jedným z prvých úspechov kostných implantátov vytlačených pomocou 3D tlače bol v roku 2012, keď holandská lekárska dizajnérska spoločnosť Xilloc Medical vytlačila titánový implantát, ktorý nahradil čeľuste pacienta s rakovinou ústnej dutiny. Tím použil komplikované algoritmy na zmenu digitálnej čeľustnej kosti tak, aby sa krvné cievy, nervy a svaly mohli pripojiť k titánovému implantátu po vytlačení.

Rušivý vplyv

Osteonekróza alebo odumretie kosti talusu v členku môže viesť k celoživotnej bolesti a obmedzenému pohybu. V niektorých prípadoch môžu pacienti vyžadovať amputáciu. U niektorých pacientov s osteonekrózou však môže byť ako alternatíva k amputácii použitý implantát vytlačený na 3D. V roku 2020 UT Southwestern Medical Center so sídlom v Texase použilo 3D tlačiareň na nahradenie členkových kostí kovovou verziou. Na vytvorenie 3D tlačenej kosti potrebovali lekári CT skeny talu na dobrej nohe ako referenciu. S týmito obrázkami spolupracovali s treťou stranou na výrobe troch plastových implantátov rôznych veľkostí na skúšobné použitie. Lekári vyberú najvhodnejšie pred tlačou konečného implantátu pred operáciou. Použitý kov bol titán; a keď bol mŕtvy talus odstránený, nový bol umiestnený na miesto. 3D replika umožňuje pohyb v členku a subtalárnych kĺboch, vďaka čomu je možné pohybovať chodidlom hore a dole a zo strany na stranu.

Lekári sú optimistickí, pokiaľ ide o budúcnosť 3D tlačených kostí. Táto technológia otvára dvere k náprave genetických malformácií alebo záchrane končatín, ktoré boli poškodené traumou alebo chorobou. Podobné postupy sa skúšajú aj na iných častiach tela, vrátane pacientov, ktorí kvôli rakovine prídu o končatiny a orgány. Okrem možnosti 3D tlače pevných kostí vedci v roku 3 vyvinuli aj 2022D vytlačenú „hyperelastickú“ kosť. Tento syntetický kostný implantát pripomína lešenie alebo mriežku a je navrhnutý tak, aby podporoval rast a regeneráciu nového, prirodzeného kostného tkaniva.

Dôsledky 3D tlačených kostných implantátov

Širšie dôsledky 3D tlačených kostných implantátov môžu zahŕňať: 

• Poisťovne vytvárajúce politiky krytia týkajúce sa 3D implantátov. Tento trend môže viesť k rôznym výnosom na základe rôznych použitých materiálov 3D tlače. 
• Implantáty sa stávajú nákladovo efektívnejšie, keďže sa medicínska technológia 3D tlače vyvíja a stáva sa viac komercializovanou. Toto zníženie nákladov zlepší zdravotnú starostlivosť pre chudobných a v rozvojových krajinách, kde sú nákladovo efektívne postupy najviac potrebné.
• Študenti medicíny využívajúci 3D tlačiarne na vytváranie prototypov kostí na testovanie a chirurgickú prax.
• Viac spoločností zaoberajúcich sa zdravotníckymi pomôckami investuje do biomedicínskych 3D tlačiarní, aby uspokojili rastúci dopyt v zdravotníctve.
• Viac vedcov spolupracuje s technologickými firmami, aby navrhli 3D tlačiarne špeciálne pre náhrady orgánov a kostí.
• Pacienti s odumretím kostí alebo defektmi, ktorí dostávajú 3D výtlačky, ktoré dokážu obnoviť pohyb.

Otázky na komentár

• Ako inak môže podľa vás technológia 3D tlače podporiť oblasť medicíny?
• Aké by mohli byť potenciálne problémy s 3D tlačenými implantátmi?