3D-печать - это революционная технология, оказавшая огромное влияние на широкий спектр отраслей, включая здравоохранение. Аддитивное производство помогает внедрять новые методы лечения людей и снижает стоимость инновационных медицинских технологий.
- Как 3D-печать влияет на отрасль здравоохранения?
- Как 3D-печать может спасти Вашу жизнь?
- Можно ли печатать органы на 3D-принтерах?
Как 3D-печать влияет на отрасль здравоохранения?
Одна из основных причин, по которой 3D-печать используется при разработке и производстве медицинских устройств, заключается в том, что она может значительно снизить расходы на здравоохранение. Ежегодно миллиарды долларов тратятся на новое медицинское оборудование, и аддитивное производство играет свою роль, не только экономя каждый доллар, но и позволяя улучшить технологии. Международная корпорация данных (IDC) опубликовала Руководство по расходам на 3D-печать, которое содержит данные для США, Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона. Наиболее известные отрасли для 3D-печати примерно одинаковы: автомобилестроение, здравоохранение и аэрокосмическая промышленность. В 2017 году Национальный институт здравоохранения потратил 6,25 миллиона долларов на создание центра 3D-биопечати и регенеративной медицины. Ожидается, что в 2018 году 3D-печать в медицине будет стоить более 1 миллиарда долларов.
В отчёте IDC говорится: «Ожидается, что в сфере здравоохранения будет самый быстрый рост, в результате чего расчётный среднегодовой темп роста (CAGR) составит 35,4%. Решения для 3D-печати/биопечати тканей, органов и костей считаются ведущими по расходам». Благодаря преимуществам экономичных и индивидуальных процедур печати отрасль здравоохранения потенциально может увеличить расходы в несколько раз после 2021 года. Помимо США, другими крупными инвесторами являются Западная Европа и Китай.
Как 3D-печать может спасти Вашу жизнь?
Существует бесконечное количество существующих и потенциальных преимуществ, которые аддитивное производство предлагает медицинской промышленности сейчас и будет предлагать в будущем. Мы определили четыре основные категории того, как 3D-печать влияет на здравоохранение, но имейте в виду, что это только верхушка огромного айсберга, который очень скоро может намного превзойти наши ожидания.
1. Анатомическое моделирование для хирургического планирования
Все люди разные, у нас есть органы и конечности разного размера и формы. Болезни и травмы также сильно различаются, и все они могут превратить обычную операцию в сложную, а иногда и почти невыполнимую миссию. Напечатанные на 3D-принтере анатомически идентичные модели позволяют практиковать и прогнозировать все возможные проблемы, которые могут возникнуть во время реальной операции. Даже в обычных случаях предоперационное планирование может ускорить процесс и сократить период выздоровления пациентов. Врачи Медицинского центра Baystate активно используют 3D-модели для планирования операций на головном мозге и заявляют, что это очень помогает.
Здесь представлен пример польских специалистов, использующих 3D-печатную модель печени для лечения рака. Материалы на основе смолы и технология 3D-печати DLP/SLA могут стать лучшим выбором для создания реалистичных копий человеческого сердца. Специалист по моделированию в сфере здравоохранения Дэвид Эскобар утверждает, что использует 3D-принтеры FDM и SLA и гибкий материал, потому что он может отображать кровеносные сосуды и ткани лучше, чем твёрдый пластик. В общем, для медицинского моделирования можно использовать такие технологии 3D-печати, такие как FDM, SLA, DLP, Polyjet и многие другие. Если у Вас нет возможности печати на 3D-принтере, Вы можете поискать в нашем каталоге, чтобы найти производителей, соответствующих Вашему проекту. Просто загрузите свои файлы для предварительного сравнения цен или запросите ценовое предложение у производителя по Вашему выбору. Некоторые из них даже предлагают услуги, которые могут превратить сканирование МРТ и КТ в модели для 3D-печати.
2. Имплантаты, напечатанные на 3D-принтере
Имплантаты - одна из важнейших составляющих медицинской промышленности. Тот факт, что каждый человек индивидуален и имеет свою уникальную анатомическую структуру, означает, что создание фабрики с производственной линией просто невозможно. Каждый имплантат индивидуален, и благодаря 3D-печати индивидуальные имплантаты становятся более доступными.
Металлические имплантаты
Металлические печатные детали идеально подходят к костной ткани и приводят к более быстрому восстановлению. Для изготовления таких объектов используется 3D-печать металлом с использованием технологий DMLS и EBM. Группа учёных из Университета Северной Каролины (UNC) и Государственного университета Северной Каролины (NCSU) исследовала эти две технологии 3D-печати. Исследование называлось «Остеоинтеграция1 имплантатов с грубой и мелкой текстурой, изготовленных электронно-лучевым плавлением и прямым лазерным спеканием металла».
EBM (A) по сравнению с имплантатом DMLS (B)
Они пришли к выводу, что исследование было важным для демонстрации того, что аддитивное производство может предоставить средства производства хорошо подгоняемых остеоинтегрированных имплантатов, которые можно легко настроить. «Имплантаты AM предоставляют средства для создания индивидуальной геометрии, соответствующей анатомии пациента, а также индивидуальной текстуры поверхности для оптимизации стабильности имплантата. Это исследование показывает, что поверхности с крупной текстурой могут обеспечить более высокую прочность интерфейса для имплантатов из титанового сплава, чем поверхности с мелкой текстурой».
Пластиковые имплантаты
Также возможно использование специального пластика и других материалов для имплантатов для 3D-печати. Например, в 2012 году в Огайо учёные заменили более 70% черепа человека 3D-принтом из полиэфиркетонекетона (PEKK). Это биомедицинский полимер имплантата, похожий на кость и остеокондуктивный, что означает, что костные клетки могут расти и прикрепляться к мелким деталям на его поверхности.
3. Протезирование с помощью 3D-печати
Ещё одной актуальной областью медицины считается протезирование. Хорошо сделанное функциональное протезирование может стоить тысячи долларов, так как сделать его очень хлопотно. 3D-печать снизила стоимость производства в десять раз, сделав её доступной для всех. Модели для протезирования с открытым исходным кодом можно найти здесь:
Недорогие протезы, напечатанные на 3D-принтере
Ежегодно миллионы людей, в том числе и маленькие дети, нуждаются в современном протезировании, однако только 20% людей могут себе это позволить. e-NABLE - это глобальное сообщество добровольцев, которое сделало такие устройства доступными для широких масс. Они делятся 3D-печатными моделями, инструкциями, а иногда даже собирают их бесплатно, «протягивая руку помощи» тем, кто в этом нуждается.
Следующий шаг: бионические руки, напечатанные на 3D-принтере
Open Bionics - это команда инженеров и дизайнеров, которые работают над первыми в мире доступными и полностью функциональными бионическими руками. Генеральный директор компании Джоэл Гиббард начал работать над роботизированными руками ещё подростком. Он говорит, что продукт, который они разрабатывают в настоящее время, предназначен для людей с транслучевой ампутацией, что означают разницу в верхних конечностях, когда всё ещё есть часть предплечий, но возможно отсутствует часть руки. Джоэл продолжает: «Итак, у них всё ещё есть локтевой сустав, и здесь протезная впадина соединяет их руку, но у них нет кисти. У нас есть датчики, которые мы размещаем на мышцах руки пользователя, и когда он сгибает мышцы, мы улавливаем электрический сигнал с поверхности его кожи. Сама рука контролирует каждый палец независимо друг от друга, и владелец может отдавать ей команды на выполнение различных действий, чтобы он мог двигать пальцами руки с разной силой».
Можно ли печатать органы на 3D-принтерах?
Возможно, Вы читали об учёных, которые напечатали почку или другие органы на 3D-принтере. Но правда в том, что аддитивное производство не может обеспечить полностью функциональные органы и восполнить дефицит трансплантатов, по крайней мере, на данный момент. Что они могут сделать, так это воспроизвести форму некоторых органов, используя живые ткани. Тем не менее, это первый важный шаг к следующей революции в здравоохранении. Если Вы хотите узнать, как 3D-принтеры повлияли на ортодонтическую промышленность, Вы можете ознакомиться с нашим руководством по использованию аддитивного производства в стоматологии.
Лучшие руководства
Изображение на обложке прнадлежит UC Davis College of Engineering