Использование 3д принтера в медицине: 3D принтер для медицины | Зачем медикам 3D печать

3D принтер для медицины | Зачем медикам 3D печать

Медицинская 3D печать и ее разновидности

3D принтер для медицины в последние годы обрел совершенно новое значение за счет стремительного развития 3D технологий. Теперь это универсальный производственный инструмент, с помощью которого можно выполнять широкий спектр разноплановых задач. Так, 3D печать в медицине активно применяется для:

• Создания живых тканей и органов;
• Печати костей;
• Создания кровеносных сосудов;
• Изготовления биосовместимых протезов;
• Создания индивидуальных имплантатов;
• Производства уникальных хирургических инструментов;
• Разработки и создания вспомогательных аппаратов и много другого.

Конечно, это не единственные сферы, в которых активно используется 3D принтер для медицины. Но именно в этих направлениях движутся медицинские организации мирового масштаба. Во многих крупных больницах и лабораториях 3Д печать уже стала весьма распространенной практикой. Для таких организаций массово закупается профессиональное оборудование, но в этом разделе мы хотим рассказать больше о том, зачем нужен настольный 3D принтер для медицины.

Как применяется 3D принтер для медицины

Когда речь заходит об использовании 3D технологий в медицинских целях, многие сразу вспоминают о 3D печати органов и прочих революционных проектов. Однако не стоит забывать о том, что даже обыкновенные FDM и SLA 3D принтеры могут сослужить неплохую службу последователям Гиппократа. Вот, в каких сферах они пригодятся:

• Стоматология. Самая распространенная медицинская отрасль, в которой массово применяются 3Д принтеры. Многие фотополимерные смолы и устройства для SLA 3D печати даже адаптируют под нужды стоматологов. На сегодняшний день с помощью этой методики можно создавать даже полноценные стоматологические инструменты и имплантаты;
• Производство имплантатов. Здесь речь идет о хирургических имплантатах, в том числе металлических. Конечно, для изготовления биосовместимого титанового имплантата потребуется профессиональный 3D принтер для медицины, но прототипы и мастер модели производятся с помощью настольных приборов для 3Д печати;
• Индивидуальные медицинские модели. Такие модели нужны для качественного медицинского планирования и чаще всего создаются на основе данных КТ-сканирования. С их помощью появляется возможность быстро и грамотно распределить все этапы лечения, не тревожа пациента. Грубо говоря, врач может провести операцию без операции;
• Ортопедические корсеты. Очень распространенный способ применения 3D принтеров, который требует проведения 3D сканирования. Таким образом, на выходе получается индивидуальный ортопедический корсет, полностью соответствующий всем анатомическим особенностям пациента.
• Создание учебных моделей. 3D принтер для медицины также станет прекрасным спутником студентов-медиков и практикантов, которым важно досконально изучить анатомию человека. 3Д печать – экономный и эффективный способ воспроизведения анатомических макетов.

Купить 3D принтер для медицины

Конечно, нельзя сказать, что каждому врачу или больнице необходим 3D принтер для медицины, однако его пользу для этой отрасли сложно отрицать. Так, SLA 3Д печать постепенно набирает популярность в кругах стоматологов благодаря своей точности и удобству. Наша компания также работала над рядом реальных медицинских проектов с применением FDM 3Д печати и дальнейшим использованием 3Д принтеров по металлу.

В нашем интернет-магазине представлены различные устройства для медицинской 3Д печати, для приобретения которых достаточно связаться с нами по телефонам или электронной почте, указанным в разделе «Наши контакты». А тем, кто пока не готов на столь серьезную покупку, мы готовы предоставить услуги 3D моделирования, 3Д-сканирования и 3Д печати. Больше информации по теме вы можете получить здесь.

Вернуться на главную

Обзор применения 3D-принтеров в медицине

Использование 3D-печати в медицине 

Источник: docwirenews. com

3D-печать применяется в медицине с начала 2000-х годов, когда эта технология впервые использовалась для изготовления зубных имплантатов. С тех пор применение 3D-печати в медицине значительно расширилось: врачи со всего мира описывают способы использования 3D-печати для производства ушей, деталей скелета, дыхательных путей, челюстной кости, частей глаза, клеточных культур, стволовых клеток, кровеносных сосудов и сосудистых сетей, тканей и органов, новых лекарственных форм и многого другого. 

Источник: zortrax.com

Использование файлов с моделями для 3D-печати дает возможность для обмена работами среди исследователей. Вместо того, чтобы пытаться воспроизвести параметры, описанные в научных журналах, врачи могут использовать и модифицировать готовые 3D-модели. С этой целью в 2014 году Национальные институты здравоохранения учредили биржу 3dprint.nih.gov, чтобы содействовать обмену 3D-моделями с открытым исходным кодом для медицинских и анатомических изделий, нестандартного оборудования и макетов белков, вирусов и бактерий.

Источник: 3dprint.com

Современное медицинское использование 3D-печати можно разделить на несколько широких категорий: изготовление тканей и органов, создание протезов, имплантатов и анатомических моделей, печать инструментов и фармацевтические исследования. 

Пять основных направлений использования 3D-печати в медицине

 Подготовка к операциям и обучение студентов

Источник: 3dprint.com

Учет индивидуальных различий и особенностей анатомии конкретного человеческого тела дают возможность использовать напечатанные 3D-модели для подготовки хирургических операций. Наличие у врача осязаемой модели органа конкретного пациента, сделанной например по результатам КТ (компьютерной томографии) для изучения или для имитации операции, существенно снижает риск врачебных ошибок.  

Источник: openbiomedical.org

Использование 3D-моделей для тренировки хирургов и студентов предпочтительнее, чем обучение на трупах, так как не создает проблем в отношении доступности и стоимости объектов. Трупам часто не хватает соответствующей патологии, поэтому они больше подходят для уроков по анатомии, чем для представления пациента с соответствующим изучаемой теме нарушением. С помощью 3D-печати можно создать модель любого органа с любой известной патологией.

Источник: ncbi.nlm.nih.gov

Нейроанатомические модели, напечатанные на 3D-принтере, могут быть особенно полезны для нейрохирургов, давая представление о самых сложных структурах в организме человека, которое принципиально невозможно получить, основываясь на двумерных изображениях.

Биопечать тканей и органов

Источник: hbr. org

Биопечать – один из многих видов 3D-печати, использующихся в области медицины. Вместо того, чтобы печатать с использованием пластика или металла, биопринтеры используют шприц-дозатор для нанесения биочернил (слоев живых клеток или структурирующей основы для них) при создании искусственной живой ткани. Помимо использования в качестве альтернативы донорским тканям, такие тканевые конструкции или органоиды могут быть использованы для медицинских исследований. 

Источник: press.ginkgo3d.com

Хотя системы трехмерной биопечати могут быть лазерными, струйными или экструзионными, биопечать по струйной технологии является наиболее распространенной. Несколько печатающих головок можно использовать для размещения различных типов клеток (органоспецифичных, клеток кровеносных сосудов, мышечных тканей), что является основной задачей при изготовления гетероцеллюлярных тканей и органов. 3D-печать биологическими материалами может быть использована для регенерации тканей, а в перспективе и органов, непосредственно на пациенте.

Печать хирургических инструментов

Детали захвата Volt, Источник: bitegroup.nl

Современные хирурги стараются проводить операции с как можно меньшей травматичностью для пациента, поэтому для них очень часто требуется персонализированный инструмент. Использование 3D-печати позволяет создавать такие инструменты в течение нескольких часов. 

Визуализация модели захвата Volt, Источник: bitegroup.nl

Теперь врач может самостоятельно модифицировать готовую модель, придав ей необходимые размеры и форму для удобства и эффективности работы. Стоматологи теперь могут прямо при пациенте создать, например, индивидуальные направляющие, исключающие возможность повреждения здоровых зубов при протезировании. 

Про зажим Вольт, с фотографий выше, читайте далее в разделе “Примеры использования”.

А вот как создают инструменты при помощи 3D-печати металлом студенты Duke University в Дареме, Северная Каролина.

«Печать» лекарств

Источник: mdpi.com

Технологии 3D-печати уже используются в фармацевтических исследованиях и персонализированной медицине, сфера их применения постоянно расширяется. 3D-печать дает возможность точного контроля дозы препаратов и производства лекарственных форм со сложными профилями высвобождения медикаментов и пролонгированным действием. Теперь фармацевты могут анализировать фармакогенетический профиль пациента и другие характеристики, такие как возраст, вес или пол, чтобы определить оптимальную дозу лекарственных средств и последовательность их применения. При необходимости доза может быть скорректирована, в зависимости от клинического ответа. С помощью 3D-печати можно производить персонализированные лекарства в совершенно новых рецептурах, таких как таблетки, содержащие несколько активных ингредиентов либо в виде одной смеси, либо в виде сложных многослойных таблеток.

Протезирование и стоматология

Источник: eos.info

3D-печать успешно используется в медицине для изготовления сложных индивидуальных протезов или хирургических имплантатов. Имплантаты и протезы любой возможной геометрии могут быть изготовлены переводом рентгеновских, МРТ- или КТ-снимков в модели для 3D-печати с помощью специального программного обеспечения.

Быстрое изготовление нестандартных имплантатов и протезов решает насущную проблему в ортопедии, где стандартные имплантаты часто не подходят пациенту. Это верно и для нейрохирургии: черепа имеют индивидуальную форму, поэтому сложно стандартизировать черепной имплантат. Ранее хирургам приходилось использовать различный инструмент для модификации и подгонки имплантатов, иногда и прямо во время операции. Использование 3D-принтеров делает эту процедуру ненужной. Аддитивные технологии особенно востребованы, когда необходимо срочное изготовление имплантатов.

Настоящая революция в стоматологии произошла с появлением 3D-технологий. 

Источник: hypowerfuel.com

Во-первых, стало возможно полное и точное трехмерное сканирование полости рта. Во-вторых, использование 3D-печати дало возможность создавать протезы, абсолютно точно соответствующие анатомии пациента, без необходимости долгой и малоприятной подгонки. Радикальное уменьшение доли ручного труда при изготовлении протезов или виниров позволило уменьшить требуемые допуски при производстве, расширить перечень используемых материалов и увеличить удовлетворенность пациентов от результатов работы врача. 

Примеры использования

Печать модели сердца четырехлетнего пациента, 3D-принтер Zortrax M200

На фото: модель сердца в собранном виде. Источник: zortrax.com

В Медицинском университете Гданьска (Польша) для подготовки к проведению операции по лечению сложного врожденного порока сердца (тетрады Фалло – неправильной работе сердечного клапана легочной артерии) у четырехлетнего пациента, специалистами Кафедры детской кардиологии и врожденных пороков сердца, совместно с коллегами с Кафедры кардиохирургии и радиологии, был использован 3D-принтер Zortrax M200.

На фото: искусственный клапан легочной артерии. Источник: zortrax.com

Современный метод лечения заключается во введении через бедренную вену катетера, через который к сердцу подается искусственный клапан для имплантации. Это очень сложная операция, требующая от врача детального знания индивидуальных особенностей анатомии пациента.  

На фото: модель сердца во время печати. Источник: zortrax.com

До сих пор врачи могли полагаться только на 3D-модель на экране компьютера, созданную на основе КТ- и МРТ-снимков, а такой реконструкции не всегда хватает для получения полного представления о реальном органе и возможных сложностях. 

Источник: zortrax.com

Наличие высокодетализированной осязаемой модели живого органа пациента во время подготовки к операции может иметь решающее значение для ее успеха. Даже опытные хирурги оценили потенциал новой технологии. Раньше было трудно заметить индивидуальные особенности и деформации, теперь это стало ощутимым и доступным для более тщательного изучения.

Модель была напечатана в течение 24 часов. Материал Z-ULTRAT был использован для печати сердца, и материал Z-GLASS — для печати сосудов. После успешно проведенной операции, модель была передана Университету для обучения студентов.

Искусственные роговицы, изготовленные на 3D-биопринтере Nano master SMP-III

Источник: europepmc.org

В Южной Корее около 2000 пациентов ожидают донорства роговицы, а время ожидания операции составляет в среднем шесть лет. Для пациентов, которые не могут найти подходящего донора, есть возможность имплантировать искусственные роговицы, состоящие из рекомбинантного коллагена и синтетических полимеров. К сожалению, они часто не приживаются и не являются полностью прозрачными. Это связано с особой структурой роговицы в виде решетчатых коллагеновых фибрилл, которую до сих пор не удавалось воспроизвести. Группа исследователей из Университета науки и технологий Пхохана и Школы медицины Национального университета Кунгпука в Южной Корее разработала метод 3D-печати искусственной роговицы с использованием тканевого материала пациента. 

Источник: ithl.co.kr

Для печати использовался 3D-биопринтер с системой микроэкструзии Nano master SMP-III, Musashi Engineering, Tokyo, Japan, со следующими параметрами:

• скорость печати 130мм/мин;

• скорость экструзии 0,0024 мм/с;

• диаметр сопла 0,29 мм;

• температура печати 4 °C.

Напечатанная и заполненная биоматериалом роговица затем четыре недели культивировалась в инкубаторе при температуре 37 °C.

Источник: europepmc.org

Искусственная роговица, напечатанная на 3D-принтере и изготовленная из децеллюляризованной стромы роговицы и стволовых клеток пациента, может полностью заменить донорскую роговицу в хирургии глаза. Поскольку такая роговица состоит из материалов, полученных из тканей самого пациента, она полностью совместима. Технология клеточной 3D-печати воспроизводит естественную микросреду глаза, что позволяет добиться прозрачности, аналогичной таковой у человеческой роговицы.

Профессор Университета науки и технологий Пхохана Джина Джанг сказала: 

«Мы уверены, что эта технология вернет зрение многим пациентам, страдающим заболеваниями роговицы».

Институт регенеративной медицины Уэйк Фореста, мобильный 3D-принтер для лечения обширных ран

Источник: 3dnatives. com

Традиционный метод лечения обширных ожогов — пересадка кожи, при которой здоровая кожа с наименее пострадавших частей тела пациента пересаживается на место поврежденной. Помимо того, что этот метод дополнительно травматичен для пострадавшего, в некоторых случаях на теле может вообще не остаться здоровой кожи для использования. Медицинская школа Уэйк Форест разработала принтер, который может непосредственно на ране печатать клетки кожи, выращенные из тканей пациента.

Источник: 3dnatives.com

Ручной 3D-сканер ZScanner Z700 используется для определения размера и глубины раны. На основе этой информации 3D-принтер печатает подкожные, дермальные и эпидермальные клетки кожи на соответствующих глубинах, чтобы полностью покрыть рану.

Источник: 3dnatives.com

Система 3D-биопечати, разработанная учеными, состоит из перемещающейся по трем осям печатающей головки с восемью соплами диаметром 260 мкм с независимыми дозаторами. Специально для этого устройства исследователи создали биочернила, состоящие из аутологичных дермальных фибробластов и эпидермальных кератиноцитов в носителе из гидрогеля.

Биполярный хирургический зажим Volt для лапароскопических операций, компания Bite

Источник: bitegroup.nl

Volt — 3D-печатный биполярный лапароскопический зажим — миниатюрное устройство для зажимания и коагуляции (прижигания) сосудов и тканей, например — для остановки кровотечений при операции. Был создан для применения в малоинвазивной (щадящей) хирургии в 2016 году и успешно испытан на печени свиньи. 

Источник: bitegroup.nl

Дизайн устройства позволяет легко регулировать геометрию стержня и наконечника в зависимости от анатомии пациента и требований к операции. Маневренный хвостовик — ± 65 ° для боковых движений и ± 85 ° вверх и вниз. Жесткость при изгибе 4,0 Н/мм для соединения 1 и 4,4 Н/мм для соединения 2, что значительно выше, чем у ранее доступных управляемых инструментов. Наконечник состоит из двух 3D-печатных титановых подвижных губок с углом раскрытия до 170 °. Инструмент подключается к электрохирургическому аппарату Erbe и способен успешно коагулировать ткани температурой 75 °C, достигаемой за 5 с.

Заключение

Источник: intermercados.com.br

Применение аддитивных технологий в медицине настолько стремительно расширяется, что больше похоже на революцию в здравоохранении. Применение 3D-печати в медицине дает индивидуализацию медицинских изделий, лекарств и оборудования, повышает экономическую эффективность и производительности труда, сокращает время ожидания для пациентов и улучшает доступность медицинской помощи. 

Источник

Теги: 

Использование 3D-печати в медицине, изготовление зубных имплантатов, 3D-печать для производства ушей, модели напечатанные на 3D-принтере, Печать хирургических инструментов, «Печать» лекарств, Протезирование и стоматология, 3D-принтер Zortrax M20

медицинских применений 3D-печати

3D-принтеры

используются для производства различных медицинских устройств, в том числе со сложной геометрией или особенностями, соответствующими уникальной анатомии пациента.

Некоторые устройства печатаются по стандартному дизайну для создания нескольких идентичных копий одного и того же устройства. Другие устройства, называемые устройствами, подобранными для пациента, или устройствами для конкретного пациента, создаются на основе данных визуализации конкретного пациента.

Коммерчески доступные медицинские устройства, напечатанные на 3D-принтере, включают:

• Инструменты (например, направляющие для правильного хирургического размещения устройства),
• Имплантаты (например, черепные пластины или тазобедренные суставы) и
• Внешние протезы (например, рук).

Ученые изучают, как использовать процесс 3D-печати для изготовления живых органов, таких как сердце или печень, но это исследование находится на ранней стадии разработки.

Процесс 3D-печати может быть выполнен с использованием любой из нескольких различных технологий. Выбор технологии может зависеть от многих факторов, в том числе от того, как будет использоваться конечный продукт и насколько прост в использовании принтер. Наиболее распространенная технология, используемая для 3D-печати медицинских устройств, называется сплавлением в порошковом слое. Плавка в порошковом слое широко используется, потому что она работает с различными материалами, используемыми в медицинских устройствах, такими как титан и нейлон.

FDA Принтер для печати в порошковом слое

В процессе сплавления в порошковом слое создается трехмерный продукт из очень мелкого металлического или пластикового порошка, который высыпается на платформу и тщательно выравнивается. Затем лазерный или электронный луч проходит через слой порошка и расплавляет материал, которого касается. Расплавленный материал сплавляется со слоем под ним и с порошком вокруг него, образуя твердое тело. После того, как слой готов, платформа опускается, и сверху кладется еще один слой тщательно выровненного порошка.

У FDA есть несколько 3D-принтеров, которые помогают нам лучше понять возможности 3D-печати медицинских устройств и преимущества этой технологии для общественного здравоохранения. Например, у FDA есть принтеры, в которых используются различные технологии печати, в том числе сплавление в порошковом слое, чтобы оценить, какие части процессов печати и рабочих процессов имеют решающее значение для обеспечения качества готового медицинского изделия.

Подходящие устройства для пациентов

Хотя 3D-принтеры часто используются для создания идентичных копий одного и того же устройства, их также можно использовать для создания устройств, уникальных для конкретного пациента. Устройства, соответствующие пациенту (или специфичные для пациента), создаются специально для пациента на основе индивидуальных особенностей, таких как анатомия. Они могут быть основаны на шаблонной модели, которая сопоставляется с пациентом с помощью медицинской визуализации. Сопоставление пациентов может быть выполнено с помощью таких методов, как масштабирование устройства с использованием одной или нескольких анатомических особенностей из данных пациента.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) регулирует 3D-печатные медицинские устройства теми же способами, что и традиционные медицинские устройства; поэтому они оцениваются в соответствии с информацией о безопасности и эффективности, предоставленной нам производителем. В то время как традиционно производимые медицинские устройства имеют дискретные размеры, устройства, подходящие для пациентов, могут изготавливаться в непрерывном диапазоне форм с заранее определенными минимальными и максимальными характеристиками, которые мы можем использовать для проверки устройств так же, как и устройства стандартных размеров. Например, спецификация может определять минимальную и максимальную толщину стенки или то, насколько резкой может быть кривая, чтобы поддерживать характеристики устройства для его предполагаемого использования.

В федеральном законе есть положение, которое освобождает «индивидуальные» медицинские устройства от проверки FDA, но устройства, подобранные пациентом, не соответствуют автоматически всем требованиям. Дополнительные сведения об исключениях для пользовательских устройств см. в руководстве по исключениям для пользовательских устройств.

Другое применение 3D-печати

Применение 3D-печати не ограничивается медицинскими устройствами. Другие отрасли промышленности и государственные ведомства также заинтересованы в его использовании. Например, Министерство энергетики США (DOE) инвестирует ресурсы в изучение 3D-печати и того, как ее можно использовать для сокращения отходов за счет использования меньшего количества сырья и сокращения производственных операций. Министерство энергетики собрало информацию о том, как работает 3D-печать, о различных типах принтеров и для чего они используются. Для получения дополнительной информации о том, как работают 3D-принтеры и о различных технологиях печати, посетите веб-страницу Министерства энергетики США «Как работают 3D-принтеры».

Введение в медицинскую 3D-печать и 3D-принтеры для здравоохранения

Персонализированная, точная медицина находится на подъеме. Новые инструменты и передовые технологии сближают врачей с пациентами, предоставляя лечение и устройства, адаптированные для лучшего обслуживания каждого уникального человека.

Достижения в области медицинских технологий 3D-печати внесли огромный вклад в области здравоохранения. Для пациентов новые инструменты и терапевтические методы, разработанные с помощью 3D-печати, могут обеспечить новый уровень комфорта и персонализации лечения. Для врачей эта новая доступная технология позволяет лучше понять сложные случаи и предоставляет новые инструменты, которые в конечном итоге могут привести к более высокому стандарту лечения.

От хирургических моделей планирования до напечатанных на 3D-принтере сосудов и биореакторов — читайте дальше, чтобы узнать о пяти направлениях развития 3D-печати в здравоохранении и о том, почему многие медицинские работники воодушевлены потенциалом 3D-печати в медицинской сфере. Затем узнайте о самых популярных 3D-принтерах для здравоохранения и о том, как выбрать решение для конкретных случаев использования.

Веб-семинар

Присоединяйтесь к Formlabs для участия в этом вступительном мероприятии, чтобы узнать о передовых методах медицинской 3D-печати и ознакомиться с новейшей медицинской экосистемой Formlabs, включая множество новых продуктов медицинского назначения!

Посмотреть вебинар прямо сейчас

Распечатанные на 3D-принтере анатомические модели на основе данных сканирования пациентов становятся все более полезными инструментами в современной практике персонализированной, точной медицины. По мере того, как случаи становятся более сложными, а эффективность операционной становится все более важной для обычных случаев, визуальные и тактильные эталонные модели могут улучшить понимание и общение в операционной бригаде и с пациентами.

Медицинские работники, больницы и исследовательские организации по всему миру используют напечатанные на 3D-принтере анатомические модели в качестве справочных инструментов для предоперационного планирования, интраоперационной визуализации, а также для определения размеров или предварительной настройки медицинского оборудования как для рутинных, так и для очень сложных процедур, которые были задокументированы в сотнях случаев. публикаций.

Создание тактильных эталонных моделей для конкретных пациентов на основе КТ и МРТ доступно и просто с помощью 3D-печати. Рецензируемая литература показывает, что они обеспечивают дополнительное представление, которое помогает врачам лучше подготовиться к операциям, что приводит к резкому сокращению времени и затрат в операционной, одновременно повышая удовлетворенность пациентов, снижая беспокойство и сокращая время восстановления.

Врачи могут использовать хирургические модели для конкретных пациентов, чтобы заранее объяснить процедуру, повышая согласие пациента и снижая уровень беспокойства.

Изучение предоперационных моделей также может повлиять на курс лечения. Это было верно в отношении опыта доктора Майкла Имса. Воспроизведя кости предплечья молодого пациента, доктор Имс понял, что травма отличается от того, что он думал ранее.

Доктор Имс остановился на новой процедуре на мягких тканях, которая была гораздо менее инвазивной, сокращала время реабилитации и вызывала гораздо меньше рубцов. Используя распечатанную копию кости, доктор Имс провел юного пациента и его родителей через процедуру и получил их согласие.

Результат? Продолжительность операции менее 30 минут вместо первоначально запланированной операции продолжительностью три часа. Эта разница во времени операции привела к сокращению затрат больницы примерно на 5500 долларов и означала, что пациенту нужно будет тратить меньше времени на восстановление после операции.

По словам доктора Алексис Данг, хирурга-ортопеда из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Медицинского центра по делам ветеранов Сан-Франциско: «Каждый из наших штатных хирургов-ортопедов и почти все наши неполные Когда-то хирурги использовали 3D-печатные модели для ухода за пациентами в больнице штата Вирджиния в Сан-Франциско. Мы все видели, как 3D-печать повышает производительность в игровой день».

Новые биосовместимые медицинские материалы для 3D-печати также позволили разработать новые хирургические инструменты и методы для дальнейшего улучшения клинического опыта во время операции. К ним относятся стерилизуемые лотки для фиксации, контурные шаблоны и модели для определения размеров имплантатов, которые можно использовать для определения размера имплантатов в операционной перед первым разрезом, помогая хирургам сократить время и повысить точность сложных процедур.

Анатомическая модель руки, включая «кожу», изготовленную из эластичного материала для 3D-печати.

Тодд Гольдштейн, доктор медицинских наук, инструктор Института медицинских исследований им. Файнштейна, недвусмысленно оценивает важность технологии 3D-печати в его отделе. По его оценкам, если Northwell будет использовать 3D-печатные модели в 10-15% случаев, это может сэкономить 1 750 000 долларов в год.

«От прототипов медицинских устройств, сложных анатомических моделей для нашей детской больницы до создания обучающих систем и, наконец, входа в стоматологическую клинику с хирургическими шаблонами имплантатов [технология 3D-печати] расширила наши возможности и снизила наши затраты, при этом позволив нам предоставить инструменты для лечения пациентов, которые было бы практически невозможно воспроизвести без нашего 3D-принтера SLA», — сказал Гольдштейн.

Информационный документ

Загрузите наш технический документ, содержащий практическое пошаговое руководство для врачей и технологов, которое поможет им приступить к созданию 3D-печатных анатомических моделей на основе сканов пациентов, а также ознакомится с передовыми методами настройки сканирования КТ/МРТ, сегментации наборов данных и преобразования файлов в Формат для 3D-печати.

Загрузить технический документ

Технический документ

На этом вебинаре доктор Джонатан Моррис, соруководитель Лаборатории анатомического моделирования и нейрорадиолог в клинике Майо, рассказывает об истории 3D-печати в медицине и рассматривает реальный случай исследования того, как рентгенологи успешно внедрили возможности и программы 3D-печати в больницах.

Посмотреть вебинар сейчас

3D-печать практически стала синонимом быстрого прототипирования. Простота использования и низкая стоимость внутренней 3D-печати также произвели революцию в разработке продуктов, и многие производители медицинских инструментов приняли эту технологию для производства совершенно новых медицинских устройств и хирургических инструментов.

Более 90 процентов из 50 ведущих компаний, производящих медицинское оборудование, используют 3D-печать для создания точных прототипов медицинских устройств, приспособлений и приспособлений для упрощения тестирования, а также непосредственно 3D-печать медицинских устройств.

По словам Алекса Дрю, инженера-механика компании DJO Surgical, глобального поставщика медицинского оборудования. «До того, как DJO Surgical представила [3D-принтер Formlabs] на борту, мы полагались почти исключительно на сторонних поставщиков печати для прототипов. Сегодня мы работаем на четырех машинах Formlabs, и это оказало огромное влияние. Наши темпы 3D-печати удвоились, стоимость снизилась на 70 процентов, а уровень детализации печати позволяет четко передавать проекты хирургам-ортопедам».

Компании по производству медицинского оборудования, такие как Coalesce, используют 3D-печать для создания точных прототипов медицинских устройств.

3D-печать может ускорить процесс проектирования за счет итерации сложных проектов за несколько дней, а не недель. Когда перед Coalesce была поставлена ​​задача создать ингалятор, который может в цифровом виде оценивать профиль потока вдоха пациента с астмой, аутсорсинг поставщикам услуг привел бы к длительному времени изготовления каждого прототипа. Файлы проекта должны были быть кропотливо доработаны с помощью различных итераций, прежде чем они были отправлены за пределы площадки для сборки.

Вместо этого настольная 3D-печать SLA позволила Coalesce сохранить весь процесс прототипирования внутри компании. Прототипы были пригодны для использования в клинических исследованиях и выглядели как готовый продукт. На самом деле, когда они продемонстрировали устройство, их клиенты приняли прототип за конечный продукт.

В целом, использование собственных ресурсов позволило сократить время разработки прототипов на 80–90 %. Более того, на печать деталей ушло всего восемь часов, и их можно было закончить и покрасить в течение нескольких дней, в то время как тот же процесс занял бы неделю или две у внешнего подрядчика.

Информационный документ

В этом отчете вы узнаете, как Formlabs Medical помогает производителям медицинского оборудования наладить собственное цифровое производство, и вдохновитесь примерами четырех компаний, которые в настоящее время создают революционные устройства с использованием 3D-печати.

Загрузить информационный документ

Каждый год сотни тысяч людей теряют конечность, но лишь часть из них получает доступ к протезу для восстановления его функции.

Простые протезы доступны только в нескольких размерах, поэтому пациенты должны довольствоваться тем, что подходит лучше всего, в то время как бионические устройства, подходящие по индивидуальному заказу, имитирующие движения и захваты реальных конечностей, которые полагаются на мышцы культи человека, чтобы контролировать их функции настолько дороги, что доступны только пациентам с лучшей медицинской страховкой в ​​развитых странах. Особенно это касается протезов для детей. По мере того, как дети растут и попадают в приключения, они неизбежно перерастают свои протезы и требуют дорогостоящего ремонта.

Трудность заключается в отсутствии производственных процессов, позволяющих изготавливать нестандартные детали по доступной цене. Но все чаще протезисты могут воспользоваться широко известной свободой дизайна 3D-печати, чтобы смягчить эти высокие финансовые барьеры для лечения.

Такие инициативы, как e-NABLE, позволяют целым сообществам по всему миру создавать протезы, напечатанные на 3D-принтере. Они продвигают независимое движение в производстве протезов, бесплатно обмениваясь информацией и проектами с открытым исходным кодом в Интернете, поэтому пациенты могут получить изготовленный по индивидуальному заказу протез, который хорошо адаптирован для них, всего за 50 долларов.

Другие изобретатели, такие как Лайман Коннор, сделали еще один шаг вперед. Имея всего лишь четыре настольных 3D-принтера, Лайман смог собрать и подогнать свои первые серийные протезы. Его конечная цель? Создать настраиваемую, полностью бионическую руку, которая будет продаваться за долю от текущей розничной цены в десятки тысяч долларов за такие передовые протезы.

Исследователи из Массачусетского технологического института также определили 3D-печать как оптимальное средство для производства более удобных гильз для протезов.

Излишне говорить, что низкая стоимость изготовления этих протезов, а также свобода, которую дает индивидуальный дизайн, оказались откровением. Протезы, изготовленные с помощью 3D-печати, можно изготовить всего за две недели, а затем протестировать и обслуживать по гораздо более низкой цене, чем их традиционные аналоги.

Поскольку затраты продолжают снижаться, а свойства материалов улучшаются, 3D-печать, несомненно, будет играть все более важную роль в этом отделе здравоохранения.

Многие из тех же высоких финансовых барьеров для лечения, которые наблюдаются в протезировании, также характерны для таких областей, как ортезы и стельки. Как и многие другие медицинские устройства для конкретных пациентов, индивидуальные ортезы часто недоступны из-за их высокой стоимости, а их изготовление занимает недели или месяцы. С 3D-печатью в этом больше нет необходимости.

Вспоминается пример Матея и его сына Ника. Родившаяся преждевременно в 2011 году, трудности во время родов привели к тому, что у Ника развился церебральный паралич — заболевание, от которого страдают почти двадцать миллионов человек во всем мире. Матей был вдохновлен непоколебимой волей сына преодолеть ограничения своего состояния, но он столкнулся с выбором между стандартным готовым ортезом, который был бы неподходящим и неудобным для его сына, или дорогим индивидуальным решением, которое потребовало бы много времени. недели или месяцы, которые должны быть доставлены, только для того, чтобы быстро устареть из-за растущего ребенка.

Он решил взять дело в свои руки и искал новые решения для достижения этой цели. Благодаря свободе, предлагаемой цифровыми технологиями, включая 3D-сканирование и 3D-печать, физиотерапевты Матея и Ника смогли свободно экспериментировать и разработать совершенно новый инновационный рабочий процесс для ортезов голеностопного сустава (AFO).

В результате изготовленный на заказ 3D-печатный ортез обеспечил Нику поддержку, комфорт и коррекцию именно там, где это было необходимо, помогая, наконец, Нику сделать свои первые самостоятельные шаги. Это индивидуальное ортопедическое устройство воспроизводило тщательно подобранную отделку высококачественных ортопедических стелек, за небольшую часть цены и без дополнительных настроек.

Профессионалы во всем мире используют 3D-печать, чтобы заново изобретать стельки и ортезы для пациентов и клиентов, а также ряд других инструментов для улучшения физиотерапии. В прошлом курс физиотерапии с использованием индивидуальных инструментов оказывался трудным. Пациенты часто сталкивались с длительным ожиданием и готовыми изделиями, что приводило к дискомфорту. 3D-печать находится на пути к тому, чтобы изменить этот статус-кво. Стельки и ортезы, напечатанные на 3D-принтере, оказались более подходящими, привели к лучшим терапевтическим результатам и обеспечили больший комфорт и удобство для пациентов.

Традиционные способы лечения пациентов с тяжелой недостаточностью органов в настоящее время включают использование аутотрансплантатов, пересадку ткани из одной точки в другую на теле одного и того же человека или трансплантацию органов от донора. Исследователи в области биопечати и тканевой инженерии надеются вскоре изменить это и получить возможность создавать ткани, кровеносные сосуды и органы по требованию.

3D-биопечать относится к использованию аддитивных производственных процессов для нанесения материалов, известных как биочернила, для создания тканеподобных структур, которые можно использовать в медицинских областях. Тканевая инженерия относится к различным развивающимся технологиям, включая биопечать, для выращивания замещающих тканей и органов в лаборатории для использования при лечении травм и болезней.

С помощью высокоточной 3D-печати такие исследователи, как доктор Сэм Пашнех-Тала из Университета Шеффилда, открыли новые возможности тканевой инженерии.

Чтобы направить клеточный рост таким образом, чтобы образовалась необходимая ткань, д-р Пашнех-Тала выращивает живые клетки на каркасе в лаборатории, который обеспечивает шаблон необходимой формы, размера и геометрии. Например, трубчатая структура необходима для создания кровеносного сосуда для пациента с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Клетки будут размножаться и покрывать каркас, принимая его форму. Затем каркас постепенно разрушается, оставляя живые клетки, расположенные в форме ткани-мишени, которую культивируют в биореакторе, камере, содержащей развивающуюся ткань и способной воспроизвести внутреннюю среду организма, для приобретения механических и биологических характеристик. органической ткани.

Напечатанная на 3D-принтере камера биореактора с растущей внутри тканеинженерной миниатюрной аортой. Ткань культивируется в биореакторе для приобретения механических и биологических свойств органической ткани.

Это позволит ученым создавать конструкции сосудистых трансплантатов для конкретных пациентов, улучшать хирургические возможности и предоставит уникальную платформу для тестирования новых сосудистых медицинских устройств для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые в настоящее время являются причиной смерти номер один во всем мире. После этого конечной целью является создание кровеносных сосудов, готовых к имплантации пациентам. Поскольку в тканевой инженерии используются клетки, взятые у пациента, нуждающегося в лечении, она исключает возможность отторжения иммунной системой — серьезную проблему в современных процедурах трансплантации органов.

3D-печать доказала свою способность решать проблемы производства синтетических кровеносных сосудов, решая трудности воссоздания точных форм, размеров и геометрии требуемого сосуда. Возможность точного соответствия печатных решений конкретным потребностям пациентов оказалась откровением.

По словам доктора Пашнех-Тала: «[Создание кровеносных сосудов с помощью 3D-печати] открывает возможности для улучшения хирургических возможностей и даже дизайна кровеносных сосудов, подходящего для пациента. Без доступа к высокоточной и доступной 3D-печати создание этих форм было бы невозможно».

Мы стали свидетелями захватывающих прорывов в биологических материалах, пригодных для использования в 3D-принтерах. Ученые разрабатывают новые гидрогелевые материалы, которые имеют ту же консистенцию, что и ткани органов, которые можно найти в человеческом мозге и легких, и могут быть совместимы с различными процессами 3D-печати. Ученые надеются, что смогут имплантировать их в орган, чтобы они действовали как «каркас», на котором клетки будут стимулироваться к росту.

В то время как биопечать полностью функциональных внутренних органов, таких как сердце, почки и печень, все еще звучит футуристично, достижения в области технологий гибридной 3D-печати происходят очень быстрыми темпами.

Ожидается, что рано или поздно создание биологических материалов на лабораторных принтерах приведет к возможности создавать новые, полностью функциональные органы, напечатанные на 3D-принтере. В апреле 2019 года ученые создали первое трехмерное сердце из биологических материалов пациента в Тель-Авивском университете. Крошечная копия была создана с использованием собственных биологических материалов пациента, что привело к полному совпадению иммунологического, клеточного, биохимического и анатомического профиля пациента.

«На данном этапе наше трехмерное сердце маленькое, размером с сердце кролика, но для более крупных человеческих сердец требуется та же технология», — сказал профессор Тал Двир.

Первое 3D биопечатное сердце, созданное в Тель-Авивском университете.

Когда речь идет о 3D-принтерах для здравоохранения, не все методы одинаковы. Важно правильно выбрать технологию печати для конкретных случаев использования.

К наиболее популярным технологиям медицинской 3D-печати относятся стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS) и моделирование методом наплавления (FDM) для пластиковых деталей, а также прямое лазерное спекание металлов (DMLS) и селективное лазерное плавление (SLM) для металлов. .

В 3D-принтерах SLA используется лазер для отверждения жидкой смолы в затвердевший пластик в процессе, называемом фотополимеризацией. SLA является одним из самых популярных процессов среди медицинских работников благодаря высокому разрешению, точности и универсальности материалов.

• Преимущества SLA

Детали

SLA имеют самое высокое разрешение и точность, самые четкие детали и самую гладкую поверхность из всех технологий 3D-печати пластиком. Однако главное преимущество SLA заключается в его универсальности. Составы смол SLA обладают широким спектром оптических, механических и термических свойств, соответствующих свойствам стандартных, инженерных и промышленных термопластов.

SLA — отличный вариант для высокодетализированных анатомических моделей, прототипов медицинских устройств, требующих жестких допусков и гладких поверхностей, а также форм, инструментов, шаблонов и функциональных деталей конечного использования. SLA также предлагает самый широкий выбор биосовместимых материалов для стоматологического и медицинского применения. Благодаря Draft Resin принтеры Formlabs SLA также являются самыми быстрыми вариантами для 3D-печати больших прототипов, до 10 раз быстрее, чем FDM.

Широкая универсальность SLA имеет несколько более высокую цену, чем FDM, но все же более доступна, чем все другие процессы 3D-печати. Детали из смолы SLA также требуют последующей обработки после печати, которая включает промывку деталей и пост-отверждение.

SLA 3D-печать предлагает широкий выбор материалов для 3D-печати, включая биосовместимые материалы, для различных медицинских и стоматологических применений.

Образец детали

Убедитесь сами и почувствуйте качество Formlabs SLA. Мы отправим бесплатный образец детали в ваш офис.

Запросить бесплатный образец Деталь

Веб-семинар

Присоединяйтесь к Formlabs и Nelson Labs для глубокого изучения биосовместимости, включая знакомство с нашими новыми материалами и передовым опытом для производителей медицинских изделий от отраслевых экспертов.

Посмотреть вебинар

В 3D-принтерах SLS используется мощный лазер для сплавления мелких частиц полимерного порошка. Нерасплавленный порошок поддерживает деталь во время печати и устраняет необходимость в специальных опорных конструкциях, что делает SLS особенно эффективным выбором для сложных механических деталей.

Его способность производить детали с превосходными механическими характеристиками делает SLS наиболее распространенной технологией производства полимерных добавок для промышленного применения. В зависимости от материала детали из нейлона SLS также могут быть биосовместимыми и стерилизуемыми.

• Преимущества SLS

Поскольку SLS-печать не требует специальных опорных структур, она идеально подходит для сложной геометрии, включая внутренние элементы, подрезы, тонкие стенки и отрицательные элементы. Детали, изготовленные с помощью SLS-печати, обладают превосходными механическими характеристиками, а по прочности напоминают детали, изготовленные методом литья под давлением.

Наиболее распространенным материалом для SLS является нейлон, популярный инженерный термопласт с превосходными механическими свойствами. Нейлон легкий, прочный и гибкий, а также устойчив к ударам, химическим веществам, теплу, ультрафиолетовому излучению, воде и грязи. Нейлоновые детали, напечатанные на 3D-принтере, также могут быть биосовместимыми и не сенсибилизирующими, что означает, что они готовы к ношению и безопасны для использования во многих контекстах.

Сочетание низкой стоимости детали, высокой производительности, проверенных материалов и биосовместимости делает SLS популярным выбором среди разработчиков медицинских устройств для функционального прототипирования и экономически эффективной альтернативой литью под давлением для изготовления ограниченного тиража или мостовидного протеза.

3D-принтеры SLS имеют более высокую стартовую цену, чем технологии FDM или SLA. Хотя нейлон является универсальным материалом, выбор материалов для SLS также более ограничен, чем для FDM и SLA. Детали выходят из принтера со слегка шероховатой поверхностью и требуют пескоструйной обработки для получения гладкой поверхности.

SLS 3D-печать идеально подходит для изготовления прочных функциональных прототипов и деталей конечного использования, таких как протезы и ортопедические изделия.

Образец детали

Убедитесь сами и почувствуйте качество Formlabs SLS. Мы отправим бесплатный образец детали в ваш офис.

Запросить бесплатный образец Деталь

FDM, также известная как изготовление плавленых нитей (FFF), представляет собой метод печати, при котором детали создаются путем плавления и экструзии термопластичной нити, которую сопло принтера наносит слой за слоем в области построения.

FDM является наиболее широко используемой формой 3D-печати на потребительском уровне, чему способствует появление 3D-принтеров для любителей. Однако промышленные FDM-принтеры также популярны среди профессионалов.

• Преимущества FDM

FDM работает с рядом стандартных термопластов, таких как ABS, PLA и их различные смеси. Это приводит к низкой цене входа и материалов. FDM лучше всего подходит для базовых экспериментальных моделей и недорогого прототипирования более простых деталей. Некоторые материалы FDM также являются биосовместимыми.

FDM имеет самое низкое разрешение и точность по сравнению с другими технологиями 3D-печати для пластмасс, такими как SLA или SLS, что означает, что это не лучший вариант для печати сложных конструкций или деталей со сложными характеристиками, таких как анатомические модели. Более качественная отделка требует трудоемких и длительных процессов химической и механической полировки. Некоторые промышленные 3D-принтеры FDM используют растворимые подложки для смягчения некоторых из этих проблем и предлагают более широкий спектр инженерных термопластов, но они также имеют высокую цену. При создании больших деталей печать FDM также имеет тенденцию быть медленнее, чем SLA или SLS.

3D-принтеры прямого лазерного спекания металлов (DMLS) и селективного лазерного плавления (SLM) работают аналогично SLS-принтерам, но сплавляют частицы металлического порошка вместе слой за слоем с использованием лазера вместо полимеров.

3D-принтеры DMLS и SLM могут создавать прочные, точные и сложные металлические изделия, что делает этот процесс идеальным для различных медицинских применений.

Самым большим преимуществом этих процессов, очевидно, являются материалы, поскольку 3D-принтеры DMLS и SLM способны производить высокопроизводительные медицинские устройства и компоненты конечного использования из металла. Эти процессы могут воспроизводить сложную геометрию, а готовые изделия получаются прочными, долговечными и биосовместимыми. Их можно использовать для изготовления универсальных имплантатов (бедренных, коленных, позвоночных имплантатов и т. д.), индивидуальных имплантатов для лечения рака или травм, зубных протезов, а также изделий медицинской и ортопедической техники.

В то время как цены на металлические 3D-принтеры также начали снижаться, стоимость которых колеблется от 200 000 до 1 миллиона долларов США, эти системы по-прежнему недоступны для большинства предприятий. Процессы 3D-печати металлом также имеют сложный и сложный рабочий процесс.

Кроме того, SLA 3D-печать хорошо подходит для рабочих процессов литья, которые позволяют производить металлические детали с меньшими затратами, с большей свободой проектирования и за меньшее время, чем традиционные методы.

В таблице ниже представлены технологии 3D-печати, которые лучше всего подходят для различных приложений 3D-печати в медицине.

	Stereolithography (SLA)	Selective Laser Sintering (SLS)	Fused Deposition Modeling (FDM)	Metal 3D Printing (DMLS, SLM)
Build volume	Up to 300 x 335 x 200 мм (настольные и настольные 3D-принтеры)	До 165 x 165 x 300 мм (настольные промышленные 3D-принтеры)	До 300 x 300 x 600 мм (настольные и настольные 3D-принтеры)	До 400 x 400 x 400 мм (большие промышленные DMLS/SLM)
ценовой диапазон	, начиная с 3750 долл. США	, начиная с 18 500 долл. США	, начиная с $ 2500	, начиная с 200 000,
1. Стандартные, инженерные (АБС-подобные, полипропиленовые, силиконовые, гибкие, термостойкие, жесткие), литьевые, стоматологические и медицинские (биосовместимые).	Технические термопласты, обычно нейлон и его композиты (нейлон биосовместим + совместим со стерилизацией).	Стандартные термопласты, такие как ABS, PLA и их различные смеси.	Нержавеющая сталь, инструментальная сталь, титан, кобальт-хром и алюминий.
Идеальное применение	Анатомические модели, высокодетализированные прототипы, требующие жестких допусков и гладких поверхностей; пресс-формы, оснастка, модели, функциональные детали, стоматологические и медицинские изделия конечного назначения.	Сложная геометрия, функциональные прототипы, мелкосерийное или мостовидное производство медицинских изделий, включая ортопедические изделия и протезы. <- Предыдущий пост: Барабан для наматывания дорожек: Роллеры для разделительных дорожек | Оснащение бассейна Следующий пост: Оборудование для лазерной очистки металла цена: ✅ ЛАЗЕРНЫЕ ОЧИСТИТЕЛИ металла от ржавчины. Купить лазерный аппарат для очистки в Москве, СПб, России. -> Всего комментариев: 0 Оставить комментарий Отменить ответ Ваш email не будет опубликован. Комментарий: Вы можете использовать следующие HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> Имя Email Сайт