Как 3D-печатные ортезы лечат переломы

3D-печатные модели, такие как держатели ортезы уже используются в течение в лечении переломов некоторое время, но до сих пор эта технология не получила широкого распространения. В данной статье рассматриваются преимущества и недостатки этого метода по сравнению с традиционной гипсовой площадкой и делается попытка предсказать будущие технологические революции в этом наиболее консервативном, но очень надежном и эффективном методе. лечения .

История появление технологии

Ортопедический гипс используется для облегчения процесса заживления сломанных костей. Действуя как штифт, гипсовый пластырь фиксирует конец на месте, предотвращая неправильное заживление кости. Современные повязки в основном изготавливаются из гипса или стекловолокна, а идея стабилизирующих повязок принадлежит русскому хирургу Николаю Ивановичу Пирогову, который впервые применил стабилизирующую «клеевую повязку» в 1847 году во время сражения на Кавказе. Первоначально в качестве отвердителя использовался крахмал, позже Пирогов заменил его гуттаперчей и, наконец, гипсом. Современные гипсовые повязки — это гигроскопичные бинты, посыпанные гипсом. Они выпускаются в герметичных упаковках. При погружении в воду гипс начинает затвердевать. Наложение может занять до 45 минут и 24-72 часа для полного нанесения гипса. Удаление штукатурки также является сложным процессом. Затвердевшую штукатурку можно разломать только в одном с помощью Специальная электрическая пила — единственный способ разбить ее безопасно.

Конечно, существует множество возможностей для совершенствования этой технологии, и пионеры 3D-печати увидели потенциал для создания протезных конечностей, чтобы решить возникающие проблемы. Первая 3D-печать была представлена в 2013 году. В то время схема была ясна: первые 3D-отпечатки должны были быть сделаны в три основных этапа. ортеза Он состоял из трех основных этапов

Этап 1: рентгеновский снимок.

Делается типичный рентгеновский снимок конечности пациента, чтобы определить точное местоположение сломанной кости.

Этап 2: 3D-моделирование

Сканируется рука пациента. с помощью Для создания 3D-модели используется 3D-сканер. На основе точных размеров руки пациента может быть создан полностью индивидуальный слепок.

Этап 3: 3D-печать

Пианино печатается в трех измерениях на легком пластиковом принтере и может быть адаптировано к пациенту за считанные секунды.

Хотя технология существует уже почти десять лет, 3D-печать ортезы еще не приобрела особой популярности. В основном это связано с отсутствием конкретных данных об их практической пользе. Однако ситуация начинает меняться.

В исследовании, проведенном в 2020 году, китайские ученые сравнили 3D-печать ортезы для лечения переломов Результаты этого исследования показали, что 3D-ортез обеспечивает более высокий уровень комфорта и облегчения боли по сравнению с гипсовой повязкой. Результаты этого исследования показали, что 3D ортезы обеспечивают более высокий уровень комфорта и облегчения боли по сравнению с гипсовыми слепками. Технологии используются все чаще и чаще. Детская больница Колорадо объявила, что это первая детская больница в США, которая начала устанавливать 3D-печатные медицинские устройства. ортезы Дети. Новая технология улучшает результаты лечения Она также устраняет некоторые ограничения традиционных методов лечения .

Возможности, которые открывает использование 3D-печатных ортезов

Изобретение гипса — одно из великих медицинских открытий. Тем не менее, он имеет ряд серьезных недостатков, которые можно преодолеть с помощью 3D-печать. Наложение гипсовой повязки может быть долгим, трудоемким, неудобным и болезненным процессом. Требуются очень тщательные измерения; 3D-печать решает все эти проблемы. Ортопедические изделия можно легко установить за считанные секунды с помощью Пара клипс. Они также легко снимаются и не требуют использования опасных электропил.

Главный недостаток гипса в том, что он не дышит. Гипс препятствует контакту воздуха с кожей. Это может привести к закупорке пор, и у некоторых пациентов на ранах могут развиться опасные кожные инфекции. Кроме того, постоянное тепло, пот и давление могут вызывать очень неприятный зуд. 3D-печать, с другой стороны ортезы Они изготавливаются в виде сетки, состоящей из открытых секций с пластиковыми балками. Это обеспечивает необходимую структуру и неполный охват рук, тем самым обеспечивая более высокий уровень комфорта.

Гипс не следует мочить. Вода разрушит структуру. Пациенты не могут принимать душ и боятся попасть под дождь.3D-печать ортезы Гипс изготовлен из водостойкого пластика и может использоваться в ванной.

Еще один недостаток традиционной штукатурки в том, что она не распределяет давление должным образом. Это, пожалуй, самый большой недостаток, который задерживает процесс заживления. 3D-печать ортез Сетчатая структура, разработанная по индивидуальному заказу, может быть спроектирована таким образом, чтобы добавить прочности конкретным областям, нуждающимся в поддержке, и уменьшить напряжение в других областях.

Концепция сетчатой структуры ортеза пришла от новозеландских инженеров Олли и Джейка Эвилла. Они разработали прототип в 2013 году и вскоре создали одну из первых ортопедических конструкций. ортезов с помощью 3D-печати. Легкий, дышащий, высокотехнологичный и обеспечивает локальную поддержку при переломах ортез Он показал всем перспективность этой технологии. Их работа заняла второе место в конкурсе James Dyson International Technology Awards, а их дизайнерское видение привело их к работе в качестве дизайнеров над недавним голливудским блокбастером Blade Runner 2049.

А теперь мы хотим немного поговорить о технологиях трехмерной печати ортезов о компаниях, которые предлагают эту услугу пациентам и врачам.

Технологии 3D-печати ортезов

В большинстве случаев трехмерная печать ортезов 3D-принтеры используются для применения технологии FDM. Модели формируются путем с помощью осаждения слой за слоем расплавленных пластиковых нитей. Основным преимуществом этой технологии является низкая стоимость материала и, соответственно, самой модели. Основным недостатком является скорость печати, что делает невозможным создание модели в присутствии пациента. Также стоит учитывать максимальную высоту конструкции: для таких задач подходят большие принтеры, такие как Raise3D Pro2 Plus и Picaso Designer XL, хотя они очень надежны и могут работать 24 часа в сутки.

В последнее время ортезы А 3D-фотополимеры работают быстрее и дают более эстетичную отделку конечной модели. Однако у этой технологии есть свои недостатки. Phrozen быстро конвертирует, а среди 3D-принтеров, подходящих для этого проекта, выделяются модели Formlabs 3L. В то время как модель тайваньского производителя Phrozen может привлечь тех, кто не готов делать большие инвестиции, но хочет проверить возможности 3D-печати.