Применение 3D-печати в медицине

Применение 3D-печати в медицине 3d печать
3d-печать , применение 3d-печати

3D-печать в медицине : От открытия к практике

Технология 3D-печати зародилась благодаря открытию американского изобретателя Чарльза Халла в 1983 году и постепенно распространилась на все сферы производства.

В 2000-х годах технология начала применяться в медицине по всему миру, и с тех пор использование 3D-печати в медицинских целях получило значительное развитие. Что же произошло за 30 лет существования отрасли и какие изменения заставили ученых поверить в то, что они могут решать самые сложные задачи медицины ?

5 прорывных шагов в развитии 3D-печати

Первые 3D-принтеры.

Вскоре после того, как компания 3D Systems из Халла запатентовала свое устройство для 3D-печати, она выпустила свой первый 3D-принтер (1988 год). Из-за высокой стоимости устройства крупные промышленные компании сначала регистрировали право на использование технологии, но инвестиции вскоре окупились, и 3D-печать начала развиваться. применять в области архитектуры, образования, картографии и розничной торговли.

При изготовлении небольших пластиковых деталей для будущих прототипов, вместо того чтобы закреплять отдельные тонкие слои светочувствительного полимера с помощью ультрафиолетового излучения, К. Халл покрыл тысячи еще более тонких слоев пластика и нанес на них эпоксидную смолу, которая ранее использовалась для производства. На каждый такой слой наносилось покрытие, а полученная форма фиксировалась ультрафиолетовым излучением. Эксперименты показали, что принцип нанесения и скрепления слоя за слоем пластика позволяет создавать трехмерные объекты любой формы.

Технология впервые применена в медицине .

Была создана функционирующая печень.

Изобретение инструментов 3D-печати для хирургов

3D-модель черепа для нейрохирургии

В период с 2006 по 2014 год были изобретены и продемонстрированы такие хирургические инструменты, как 3D-анатомические модели, учебные материалы, имплантаты и индивидуальные протезы. 3D-модель для планирования нейрохирургических операций (Военно-медицинский центр Уолтера Рида). Фото предоставлено NCBI.

Были проведены операции по восстановлению лица.

С тех пор мы регулярно видим новости об успешных имплантатах, изготовленных на 3D-принтере, и операциях по пересадке костей и суставов. Сообщения о совместных успехах ученых, врачей и техников приходят из Китая, США и европейских стран.

Как развиваются технологии в России?

  • В 2016 году доктор Нижегородцев и его коллеги из Приволжского федерального медицинского исследовательского центра Минздрава России (ФГБУ ПФМИЦ) успешно провели две операции по имплантации 3D-напечатанных искусственных бедер.
  • Специалисты из лаборатории Томского государственного университета изобрели вариант костной ткани на основе фосфора и кальция. Ученые предположили, что ткань, изготовленная из костей животных, а значит, биосовместимая с человеческим организмом, со временем сможет заменить титановые имплантаты.
  • В клинике Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета успешно проведена с применением модель органа для подготовки к операции по удалению порока сердца. Отныне вместо множества сложных операций для спасения ребенка нам потребуется одна, более длительная, но менее рискованная.

Мы будем думать о подходящем доступе, о том, как выбрать тактику, необходимую для этой операции, и о типе операции. Это связано с тем, что при сложных врожденных пороках сердца со сложной гемодинамикой детали имеют решающее значение. И правильный подход к операции может иметь как положительный, так и отрицательный эффект. Евгений Кремень, кардиохирург.

Что такое 3D-печать?

3D-печать, или аддитивная технология, — это метод производства, при котором твердые трехмерные объекты создаются путем послойного нанесения материала. При этом используются пластики, металлы, керамика, пыль, жидкости и даже живые клетки.

Аддитивное производство противоположно традиционным методам, таким как субтрактивное производство, фрезерование и резка, где материалы не соединяются слой за слоем, а удаляются излишки для формирования внешнего вида изделия.

Этап создания 3D-объекта:.

  • Моделирование объекта в компьютерной программе.
  • Печать
  • Постобработка

Три преимущества технологии:.

Скорость печати, высокая точность и построение объекта в нужной геометрии.

Преобразование двухмерных радиографических данных, таких как рентгеновские снимки, магнитно-резонансная томография (МРТ) и компьютерная томография (КТ), в цифровые файлы и последующие виртуальные модели позволяет создавать сложные, анатомически точные медицинские структуры, которые затем могут быть преобразованы в трехмерные осязаемые объекты. в трехмерный 3D-продукт.

Полезность 3D-печати медицине ?

3D-печатное ухо

  • Высокоточная 3D-печать костей скелета и опухолевых участков мозга помогает врачам и студентам-медикам изучать содержание, практиковаться и планировать хирургические операции.
  • Имплантаты и протезы, изготовленные по индивидуальным анатомическим параметрам пациента, упрощают работу врача и увеличивают срок службы имплантата или протеза.
  • Создание новых тканей и органов на основе клеток пациента (биопринтинг) дает врачам и пациентам надежду на решение проблемы нехватки доноров и материалов для трансплантации органов и тканей. Ухо, выращенное из клеток пациента в лаборатории Института Уэйк Форест. Фото: National Geographic

За 16 лет применения 3D-печати в медицине Врачи по всему миру провели сотни успешных операций, а ученые продолжают изучать потенциал этой технологии. Исследователи из Европы и США назвали 2016 год поворотным моментом в производстве протезов. в медицине . Мы продолжим обсуждать открытия, примеры и потенциальные возможности применения технологии 3D-печати в здравоохранении в нашем новостном разделе.

Оцените статью