3Д в медицине: 3D-технологии в медицине — хирургия и стоматология

3D-технологии в медицине — хирургия и стоматология

3D-технологии в медицине — хирургия и стоматология

3D‑технологии совершили настоящую революцию в медицине. С помощью 3D‑моделирования, 3D‑сканирования и 3D‑печати стало возможным создавать медицинские изделия, максимально адаптированные под индивидуальные особенности человека.

3D‑сканеры и 3D‑принтеры в хирургии и стоматологии сегодня – обычная практика. Новые технологии дают возможность изготавливать макеты органов и костей, создавать 3D‑модели и выполнять высокоточную печать на 3D‑принтере протезов, имплантатов, ортопедических стелек и других изделий. Благодаря этим инновациям удается повысить надежность продукции, сэкономить время, снизить производственные расходы и стоимость конечных изделий, а главное – улучшить жизнь пациентов.

Специально для медицинских учреждений мы предлагаем комплексный программный продукт Materialise Mimics  — с его помощью вы сможете создавать цифровые модели органов и костей, планировать хирургические операции и выполнять анатомический анализ.

Узнайте подробнее о реальных примерах использования 3D-технологий в медицине.

Компания iQB Technologies является официальным членом Ассоциации специалистов по 3D-печати в медицине и Ассоциации развития медицинских информационных технологий (АРМИТ)

Производственные задачи

Литейные процессы

Прямое производство конечного продукта и оснастки

3D-прототипирование

Обратное проектирование (реверс‑инжиниринг)

Контроль геометрии

Создание цифровых архивов

Проектирование с целью оптимизации геометрии деталей

Научно-исследовательская работа и образовательные задачи

Оборудование и ПО

• 3D-принтер HBD 150/150D

• 3D‑принтер HBD 200/350

• 3D-принтер HBD E500

• 3D-принтер HBD 1000

• 3D-принтер HBD 1200/1500

• Программный продукт Materialise Mimics Base

• Программный продукт Materialise Mimics Innovation Suite (MIS)

• 3D‑принтер ProtoFab SLA450 DLC

• 3D-принтер ProtoFab SLA600 DLC

• 3D‑принтер Super Discovery 3D Printer Hybrid

• 3D‑принтер Sharebot Cassini

• 3D‑принтер SLM 280 Production Series

• 3D‑принтер SLM 500

• 3D‑принтер SLM 800

• 3D‑принтер Sharebot VIKING

• 3D‑принтер Sharebot BIG

• 3D‑принтер ProtoFab SLA100 DLC

• 3D‑принтер ProtoFab SLA200 DLC

• 3D‑принтер ProtoFab SLA300 DLC

• 3D‑принтер ProtoFab SLA800 DLC

• 3D‑принтер ProtoFab SLA1100 DLC

• 3D‑принтер SLM 125

• 3D‑принтер SLM 280 2.

  0

• 3D‑принтер Sharebot MetalOne

• 3D-сканер Solutionix C500

• 3D-сканер Solutionix D500

• 3D-сканер Solutionix D700

• 3D-сканер peel 2 CAD‑S

• Программный продукт Build Processor EOS Plastics

• Программный продукт Materialise Magics Slice Module

• Программный продукт Geomagic Design X

• Программный продукт Geomagic Control X

• Программный продукт Geomagic Wrap

• Программный продукт Geomagic for SolidWorks

• Программный продукт Geomagic для образовательных учреждений

• Программный продукт Creaform VXelements

• Программный продукт Creaform VXmodel

• Программный продукт Creaform VXinspect и VXinspect|Elite

• 3D-принтер FlashForge WaxJet 400 и 410

• 3D-принтер 3DLAM Mini

• 3D-принтер 3DLAM Maxi

• 3D-принтер 3DLAM Mid

• 3D-сканер ZG AtlaScan

• 3D-сканер ZG HyperScan

• 3D-сканер ZG MarvelScan

• 3D-сканер ZGScan 717

• 3D-сканер ZG RigelScan

• Портативная КИМ ZG MarvelProbe

• Фотограмметрия ZG PhotoShot

• Программный продукт VoxelDance Additive

• Программный продукт VoxelDance Tango

• 3D-принтер RAYSHAPE Shape 1+ и Shape 1+ HD

• 3D-принтер Wiiboox Light 280 Plus

• 3D-принтер Wiiboox Light 380

• 3D-принтер Imprinta Hercules G6/G6 DUO

• 3D‑принтер ProtoFab PF-S300

• 3D‑принтер ProtoFab PF-S350

• 3D-принтер RAYSHAPE P400

бесплатная консультация

Оставить заявку

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Какие задачи Вы хотите решить?

Консультация

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Сообщение

Запросить цену

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Запросить демонстрацию

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Выберите тип оборудования3D-сканер3D-принтер

Запросить демонстрацию

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Выберите тип оборудования3D-сканер3D-принтер

Получить брошюру

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

E-mail *

Заказать тестовое сканирование

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Сообщение

Запросить коммерческое предложение

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Сообщение

Заказать демоверсию ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Сообщение

Программный продукт

Magics RP

Import Module

Sinter Module

Structures Module

SG Module

Tree Support Module

SG+ Module

Simulation Module

Slice Module

Выберите из списка материал для 3D-печати *Фотополимер Металл

Программный продукт

Geomagic Design X

Geomagic Control X

Geomagic for SolidWorks

Geomagic Wrap

Задать вопрос

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Сообщение

Заказать тестовую печать

ФИО *

Должность *
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Сообщение

Оставить заявку на участие

ФИО *

Должность
Выберите должностьВладелец бизнесаГлавный бухгалтерГлавный инженерГлавный конструкторГлавный металлургГлавный метрологГлавный технологГосслужащийДизайнерДиректорДиректор по маркетингуЖурналистЗаместитель главного инженераЗаместитель главного конструктораЗаместитель главного метрологаЗаместитель главного технологаЗаместитель директораЗаместитель начальникаИнженерИнженер-конструкторИнженер-металлургИнженер-проектировщикИнженер-технологКоммерческий директорМаркетологМедицинский работникМенеджер по продажамМетрологНаучный сотрудникНачальник производстваНачальник цехаПреподавательПрограммистСтудент/учащийсяТехнический директорФинансовый директорЭкономистЮвелир

Компания *

E-mail *

Телефон *

Подписка на блог

Подписка на новости

Произошла ошибка

Повторите попытку немного позже!

5 инновационных способов применения 3D-печати в медицине

Персонализированные и точные решения в области медицины приобретают все большую популярность. Новые инструменты и передовые технологии приближают врачей к пациентам за счет предоставления лечения и приспособлений, удовлетворяющих потребностям каждого отдельного человека.

Расширение применения технологий 3D-печати в области здравоохранения внесло огромный вклад в повышение качества медицинских услуг. Благодаря новым инструментам и подходам к лечению, разработанным с помощью 3D-печати, пациенты чувствуют, что их лечение становиться более комфортным и индивидуальным. Врачам новая доступная технология позволяет лучше проанализировать сложные случаи и предоставляет новые инструменты, которые в конечном итоге могут повысить стандарты медицинской помощи.

Далее в этой статье вы узнаете о пяти направлениях — от моделей для планирования хирургической операции до сосудистых систем и биореакторов, в которых 3D-печать используется в здравоохранении, и о том, почему многие медицинские работники видят у этой технологии большой потенциал.

В современной медицинской практике полученные 3D-печатью анатомические модели на основе данных сканирования тела пациента становятся все более незаменимыми инструментами, так как обеспечивают более персонализированное и точное лечение. По мере того как случаи становятся более сложными, а продолжительность операций при стандартных случаях становится все более значимой, визуальные и тактильные анатомические модели помогают хирургам лучше понять свою задачу, повысить эффективность взаимодействия между собой и упростить общение с пациентами.

Медицинские работники, больницы и исследовательские институты по всему миру используют анатомические модели, напечатанные на 3D-принтере, в качестве справочных инструментов предоперационного планирования, интраоперационной визуализации, а также для определения размеров медицинских инструментов или предварительной настройки оборудования как для стандартных, так и для очень сложных процедур, что находит отражение в сотнях научных публикаций.

Изготовление предлагающих тактильное восприятие индивидуальных анатомических моделей пациента на основе данных КТ и МРТ благодаря 3D-печати становится доступным и простым. Рецензируемая научная литература демонстрирует, что они помогают врачам лучше подготовиться к операциям, что приводит к значительному сокращению затрат и времени операции. При этом также повышается удовлетворенность пациентов — через снижение тревожности и сокращение времени восстановления. 

Врачи могут использовать индивидуальные анатомические модели пациента, чтобы объяснить ему процедуру, что упрощает получение согласия пациента и уменьшает его беспокойство.

Подготовка к операции с использованием предоперационных моделей также может повлиять на эффективность лечения. Опыт доктора Майкла Эймса подтверждает это. После получения репликации костей предплечья молодого пациента доктор Эймс понял, что травма отличается от той, которую он предполагал.

С учетом этой информации доктор Эймс выбрал новую операцию на мягких тканях, которая была гораздо менее инвазивной, сокращала время реабилитации и приводила к образованию гораздо меньшего числа рубцов. Используя отпечатанную репликацию костей, доктор Эймс объяснил процедуру молодому пациенту и его родителям и получил их согласие.

Physicians can use patient-specific surgical models to explain the procedure beforehand, improving patient consent and lowering anxiety.

Результат? Операция длилась менее 30 минут вместо первоначально запланированных трех часов. Благодаря такому сокращению времени операции больнице удалось избежать затрат на сумму около 5500 долларов США, а пациенту быстрее восстановиться.

По словам д-ра Алексиса Данга, хирурга-ортопеда Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Медицинского центра управления по делам ветеранов в Сан-Франциско: «Все наши хирурги-ортопеды, работающие на полную ставку, и почти все наши хирурги, работающие неполный рабочий день, использовали полученные 3D-печатью модели для лечения пациентов в медицинском центре для ветеранов в Сан-Франциско. Мы все могли видеть, что 3D-печать повышает эффективность нашей работы».

Появление новых биосовместимых медицинских полимеров для 3D-печати открыло возможности для разработки новых хирургические инструменты и методов, позволяющих далее улучшать клинические операционные процедуры. К ним относятся стерилизуемые ложки, контурные хирургические шаблоны и модели имплантатов, которые можно использовать для определения размера имплантата перед началом операции, что помогает хирургам сократить время и повысить точность сложных процедур.  

Анатомическая модель руки с «кожей» из эластичного полимера для 3D-печати.

Тодд Гольдштейн, доктор философии (PhD), преподаватель Института медицинских исследований имени Файнштейна, дает однозначную оценку важности технологии 3D-печати для работы своего отдела. По его оценкам, если бы сеть медицинских учреждений Northwell использовала полученные 3D-печатью модели в 10–15 % случаев, это могло бы сэкономить 1 750 000 долларов в год.

«Будь то прототипы медицинских устройств, сложные анатомические модели для нашей детской больницы, разработка учебных систем или изготовление хирургических шаблонов для стоматологических клиник — [технология 3D-печати] увеличила наши возможности и уменьшила наши расходы в различных сферах деятельности. При этом мы получили возможность производить инструменты для лечения пациентов, которые было бы практически невозможно воссоздать без нашего востребованного стереолитографического 3D-принтера», — говорит Гольдштейн.

3D-печать стала фактически синонимом быстрого прототипирования. Простота использования и низкая стоимость 3D-печати при внедрении внутри компании также произвели революцию в области разработки продуктов, и многие производители медицинских инструментов адаптировали технологию для производства совершенно новых медицинских устройств и хирургических инструментов.

Более 90 процентов среди 50 ведущих компаний-производителей медицинских устройств используют 3D-печать для создания точных прототипов медицинских устройств, а также зажимных и крепежных приспособлений для упрощения испытаний.

По словам Алекса Дрю, ведущего инженера-механика DJO Surgical, международном поставщике медицинских устройств: «Прежде чем компания DJO Surgical приобрела [3D-принтер Formlabs], мы печатали почти все свои прототипы, привлекая сторонние организации. Сегодня мы работаем с четырьмя принтерами Formlabs и очень довольны результатами. Скорость 3D-печати возросла вдвое, стоимость сократилась на 70 %, а уровень детализации позволяет эффективно согласовывать конструкции с хирургами-ортопедами.

Медицинские компании, например Coalesce, используют 3D-печать для создания точных прототипов медицинских устройств.

3D-печать помогает ускорить процесс проектирования, позволяя итерировать сложные конструкции в течение нескольких дней, а не недель. Когда Coalesce было поручено создать ингаляторное устройство, которое могло бы выполнять цифровую оценку профиля инспираторного потока пациента с астмой, использование аутсорсинга привело бы к значительному увеличению времени производства каждого прототипа. До отправки файлов проекта сторонней компании для физической реализации проекта они должны были бы быть тщательно проработаны и проведены через различные итерации. 

Вместо этого настольная стереолитографическа 3D-печать позволила Coalesce осуществить весь процесс создания прототипов внутри компании. Прототипы были пригодны для использования в клинических исследованиях и выглядели так же, как готовый продукт. Более того, когда компания демонстрировала устройство, ее клиенты ошибочно приняли прототип за конечный продукт.

В целом, внедрение собственного производства привело к исключительному сокращению времени изготовления прототипов на 80–90 %. Кроме того, печать моделей заняла всего восемь часов, а их окончательная обработка и окраска были закончены в течение нескольких дней, в то время как при обращении к услугам стороннего подрядчика тот же процесс занял бы неделю или две.

Каждый год сотни тысяч людей теряют конечности, но только часть из них имеет возможность восстановить функцию конечности с помощью протеза.

Обычные протезы доступны только в нескольких размерах, поэтому пациенты должны приспосабливаться под то, что подходит лучше всего. С другой стороны, бионические протезы с индивидуальными параметрами, позволяющие имитировать движения и захваты реальной конечности на основе импульсов уцелевших мышц конечности, являются настолько дорогими, что ими могут воспользоваться только пациенты, живущие в ​​развитых странах и имеющие самую лучшую медицинскую страховку. В случае детских протезов ситуация усугубляется еще сильнее. Дети растут и неизбежно перерастают свои протезы, которые, как следствие, нуждаются в дорогостоящих модификациях.

Сложность заключается в отсутствии производственных процессов, которые позволяли бы выполнять индивидуальные заказы по доступной цене. Но все чаще протезисты стремятся сократить эти высокие финансовые барьеры на пути к реабилитации с помощью гибких проектировочных возможностей 3D-печати. 

Такие инициативы, как e-NABLE, позволяют людям по всему миру узнавать о возможностях полученных 3D-печатью протезов. Они стимулируют независимое движение в отрасли производства протезов, предлагая информацию и бесплатные проекты с открытым исходным кодом, так что пациенты имеют возможность получить специально разработанный для них протез всего за 50 долларов. 

Другие изобретатели, такие как Лайман Коннор, шагают еще дальше. Имея лишь небольшой парк из четырех настольных 3D-принтеров, Лайман смог изготовить и настроить свои первые серийные протезы. Его конечная цель? Создать настраиваемую полностью бионическую руку, которая будет стоить несравнимо дешевле, чем аналогичные протезы, розничная цена которых составляет десятки тысяч долларов.  

Исследователи из Массачусетского технологического института также выяснили, что 3D-печать является оптимальным методом для изготовления более удобных протезных гнезд.

В дополнение к этому, низкая стоимость изготовления таких протезов, а также свобода, которую приносит возможность проектирования нестандартных конструкций, говорят сами за себя. Срок изготовления протезов с помощью 3D-печати составляет всего две недели, а затем их можно опробовать и обслуживать по гораздо более низкой цене, чем традиционные аналоги. 

Поскольку затраты продолжают снижаться, а свойства материалов улучшаться, роль 3D-печати в сфере здравоохранения, несомненно, будет становится все более значимой.

Те же высокие финансовые барьеры, которые наблюдаются в протезировании, характерны и для такой области, как ортезы и стельки. Как и многие другие медицинские устройства, предназначенные для конкретного пациента, ортезы с индивидуальными параметрами часто недоступны из-за их высокой стоимости, и на их изготовление уходят недели или месяцы. 3D-печать решает эту проблему.

Подтверждением является пример Матея и его сына Ника. Ник родился в 2011 году. Осложнения во время преждевременных родов привели к тому, что у него развился церебральный паралич, патология, которой страдают почти двадцать миллионов человек во всем мире. Матей был восхищен тем, насколько решительно его сын стремился преодолеть ограничения, накладываемые его заболеванием, но он столкнулся с выбором между стандартным, готовым ортезом, который был бы неудобным для его сына, или дорогим нестандартным решением, изготовление и доставка которого заняла бы недели или месяцы, и из которого бы ребенок быстро вырос.

Он решил взять дело в свои руки и стал искать новые способы достижения своей цели. Благодаря возможностям, предоставляемым цифровыми технологиями,  в частности 3D-сканированием и 3D-печатью, Матей и физиотерапевты Ника путем экспериментов смогли разработать совершенно новый инновационный рабочий процесс изготовления ортезов на голеностопный сустав.

В результате полученный 3D-печатью ортез с индивидуальными параметрами, обеспечивающий необходимые поддержку, комфорт и коррекцию движений, помог Нику сделать свои первые самостоятельные шаги. Это нестандартное ортопедическое устройство воспроизводило функциональные возможности ортопедических изделий самого высокого класса, при этом стоило в разы меньше и не требовало каких-либо дополнительных настроек.

Профессионалы по всему миру используют 3D-печать как новый метод изготовления стелек и ортезов с учетом индивидуальных особенностей пациентов и клиентов, а также ряда других физиотерапевтических инструментов. В прошлом прохождение курса физиотерапии с использованием индивидуальных физиотерапевтических инструментов несло в себе множество сложностей. Частой была ситуация, когда пациентам приходилось долго ожидать готового изделия, которое при этом не обеспечивало должного комфорта. 3D-печать шаг за шагом меняет этот статус-кво. Данные подтверждают, что стельки и ортезы, напечатанные на 3D-принтере, предлагают более точную посадку и ведут к лучшим терапевтическим результатам, что означает больший комфорт и пользу для пациентов.

Обычными способами лечения пациентов с серьезными поражениями органов в настоящее время являются аутотрансплантаты, трансплантация ткани из одной области тела в другую или трансплантация донорского органа. Исследователи в области биопечати и тканевой инженерии надеются вскоре расширить этот список, дополнив его созданием тканей, кровеносных сосудов и органов по требованию.

3D-биопринтинг — это процесс аддитивного производства, при которым на основе материалов, известных как биочернила (комбинация живых клеток и совместимой основы), создаются тканеподобные структуры, которые можно использовать в медицине. Тканевая инженерия объединяет в себе новые технологии, среди которых и биопринтинг, которые позволяют выращивать замещающие ткани и органы в в лабораторных условиях для использования их при лечении травм и заболеваний. 

С помощью высокоточной 3D-печати такие исследователи, как доктор Сэм Пашне-Тала из Шеффилдского университета, открывают для тканевой инженерии новые возможности.

Чтобы направить рост клеток для формирования необходимой ткани, доктор Пашне-Тала выращивает живые клетки на лабораторном каркасе, который предоставляет собой шаблон необходимой формы, размера и геометрии. Например, для создания кровеносного сосуда для пациента с сердечно-сосудистым заболеванием необходима трубчатая структура. Клетки будут размножаться и покрывать каркас, принимая его форму. Затем каркас постепенно разрушается, а живые клетки приобретают форму целевой ткани, которая культивируется в биореакторе — камере, которая содержит выращиваемую ткань и может воспроизводить внутреннюю среду организма, чтобы выращиваемая ткань приобрела механические и биологические характеристики органической ткани.

Полученная 3D-печатью камера биореактора с тканеинженерной миниатюрой аорты внутри. Ткань культивируется в биореакторе для приобретения механических и биологических характеристик органической ткани.

Полученная 3D-печатью камера биореактора с тканеинженерной миниатюрой аорты внутри. Ткань культивируется в биореакторе для приобретения механических и биологических характеристик органической ткани.

Это позволит ученым создавать конструкции сосудистых трансплантатов для конкретного пациента, расширять возможности хирургической помощи и предоставлять уникальную платформу для тестирования новых сосудистых медицинских устройств, предназначенных для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые в настоящее время являются основной причиной смерти во всем мире. Конечной же целью является создание кровеносных сосудов, которые готовы для имплантации пациентам. Так как в тканевой инженерии используются клетки, взятые у пациента, нуждающегося в лечении, это исключает возможность отторжения со стороны иммунной системы, что является основной проблемой современной трансплантологии. 

3D-печать доказала свою способность разрешать проблемы, существующие при производстве синтетических кровеносных сосудов, в частности, трудности воссоздания требуемой точности формы, размеров и геометрии сосуда. Способность печатных решений четко отражать специфические особенности пациентов стало шагом вперед. 

По словам доктора Пашне-Тала: «[Создание кровеносных сосудов с помощью 3D-печати] дает возможность расширить возможности хирургической помощи и даже создавать конструкции кровеносных сосудов определенного пациента. Без существования высокоточной доступной 3D-печати создание таких форм было бы невозможным».

Мы являемся свидетелями значительных достижений в области разработки биологических материалов, которые можно использовать в 3D-принтерах. Ученые разрабатывают новые гидрогелевые материалы , имеющие такую ​​же консистенцию, что и ткани органов, присутствующих в мозге и легких человека, которые могут использоваться в ряде процессов 3D-печати. Ученые надеются, что им удастся имплантировать их в орган в качестве «каркаса» для роста клеток.

Несмотря на то, что биопечать полностью функциональных внутренних органов, таких как сердце, почки и печень, все еще выглядит футуристично, гибридная 3D-печать с очень высокой скоростью открывает все новые и новые горизонты.  

Ожидается, что рано или поздно создание биологической материи на лабораторных принтерах приведет к получению технологии генерации новых, полностью функциональных полученных 3D-печатью органов. В апреле 2019 года ученые Тель-Авивского университета, используя биологические ткани пациента, напечатали на 3D-принтере первое сердце. Крошечная копия была создана с использованием собственных биологических тканей пациента, что позволило добиться полного соответствия иммунологическому, клеточному, биохимическому и анатомическому профилю пациента.

«На данном этапе напечатанное нами сердце маленькое, размером с сердце кролика, но для человеческих сердец нормального размера требуется та же технология», — говорит профессор Тал Двир.

Первое полученное 3D-биопечатью сердце, созданное в Тель-Авивского университете.

Отличающиеся точностью и ценовой доступностью процессы 3D-печати, в частности настольная стереолитография, демократизируют доступ к технологии, что дает возможность медицинским работникам разрабатывать новые клинические решения и в короткие сроки изготавливать медицинские изделия с индивидуальными характеристиками, а врачам по всему миру — предлагать новые виды терапии.   

По мере совершенствования технологий и материалов 3D-печати, она продолжит расширять индивидуальный подход к лечению и поставлять высокоэффективные медицинские устройства.

Узнать больше о применении 3D-печати в сфере здравоохранения

3D-печать в области медицины: четыре основных приложения, революционизирующих отрасль . Элли Наврат выяснила, как эту технологию можно использовать для замены трансплантатов человеческих органов, ускорения хирургических процедур, производства более дешевых версий необходимых хирургических инструментов и улучшения жизни тех, кто зависит от протезов конечностей.

По
Элли Наврат

Органоид, напечатанный на 3D-принтере. Кредит: Шаттерсток.

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, было впервые разработано в 1980-х годах. Он включает в себя создание цифровой модели или чертежа предмета, который затем печатается в последовательных слоях соответствующего материала для создания новой версии предмета.

Этот метод применялся (и использовался) во многих различных отраслях, включая медицинские технологии. Часто методы медицинской визуализации, такие как рентген, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвук, используются для создания исходной цифровой модели, которая затем загружается в 3D-принтер.

Прогнозируется, что 3D-печать в области медицины к 2025 году будет стоить 3,5 млрд долларов по сравнению с 713,3 млн долларов в 2016 году. Предполагается, что совокупный годовой темп роста отрасли достигнет 17,7% в период с 2017 по 2025 год.

Есть четыре основные области применения 3D-печати в области медицины, связанные с последними инновациями: создание тканей и органоидов, хирургических инструментов, хирургических моделей для конкретных пациентов и изготовленных на заказ протезов.

Биопринтинг тканей и органоидов

Одним из многих типов 3D-печати, который используется в области медицинских устройств, является биопечать. Вместо печати с использованием пластика или металла биопринтеры используют управляемую компьютером пипетку для наложения живых клеток, называемых биочернилами, друг на друга для создания искусственной живой ткани в лаборатории.

Эти тканевые конструкции или органоиды можно использовать для медицинских исследований, поскольку они имитируют органы в миниатюрном масштабе. Они также проходят испытания в качестве более дешевой альтернативы трансплантации органов человека.

Американская медицинская лаборатория и исследовательская компания Organovo экспериментируют с печатью тканей печени и кишечника, чтобы помочь в изучении органов in vitro, а также в разработке лекарств от некоторых заболеваний. В мае 2018 года компания представила доклинические данные о функциональности своей ткани печени в программе лечения тирозинемии 1 типа, состояния, которое препятствует способности организма метаболизировать аминокислоту тирозин из-за дефицита фермента.

Институт Уэйк Форест в Северной Каролине, США, применил аналогичный подход, разработав трехмерный органоид мозга с потенциальными применениями в разработке лекарств и моделировании заболеваний. В мае 2018 года университет объявил, что его органоиды имеют полностью клеточный функциональный гематоэнцефалический барьер, который имитирует нормальную анатомию человека. Он также работает над 3D-печатью кожных трансплантатов, которые можно накладывать непосредственно на пострадавших от ожогов.

Подготовка к операции с использованием 3D-печатных моделей

Еще одним применением 3D-печати в области медицины является создание копий органов для конкретных пациентов, на которых хирурги могут практиковаться перед выполнением сложных операций. Было доказано, что этот метод ускоряет процедуры и сводит к минимуму травматизм пациентов.

Этот тип операции успешно применяется в хирургии, начиная от трансплантации всего лица и заканчивая операциями на позвоночнике, и начинает становиться обычной практикой.

«3D-печать использовалась для создания копий органов для конкретных пациентов, на которых хирурги могут практиковаться перед выполнением сложных операций».

В Дубае, где больницы имеют право широко использовать 3D-печать, врачи успешно прооперировали пациентку с церебральной аневризмой четырех вен, используя 3D-печатную модель ее артерий, чтобы определить, как безопасно перемещаться по кровеносным сосудам. .

В январе 2018 года хирурги в Белфасте успешно провели пересадку почки 22-летней женщине с использованием 3D-печатной модели ее донорской почки. Трансплантация была чревата осложнениями, поскольку у ее отца, который был ее донором, была несовместимая группа крови, а в его почке была обнаружена потенциально раковая киста. Используя напечатанную на 3D-принтере копию его почки, хирурги смогли оценить размер и расположение опухоли и кисты.

3D-печать хирургических инструментов

Стерильные хирургические инструменты, такие как щипцы, кровоостанавливающие зажимы, рукоятки скальпелей и зажимы, можно производить с помощью 3D-принтеров.

Мало того, что 3D-печать производит стерильные инструменты, некоторые из них основаны на древней японской практике оригами, что означает, что они точны и могут быть сделаны очень маленькими. Эти инструменты можно использовать для операций на крошечных участках, не причиняя лишнего дополнительного вреда пациенту.

Одним из основных преимуществ использования 3D-печати по сравнению с традиционными методами производства хирургических инструментов является значительное снижение производственных затрат.

Индивидуальные протезы с использованием 3D-печати

3D-печать в области медицины может использоваться для изготовления протезов конечностей, адаптированных к потребностям пользователя. Обычно люди с ампутированными конечностями ждут недели или месяцы, чтобы получить протезы традиционным путем; однако 3D-печать значительно ускоряет процесс, а также позволяет создавать гораздо более дешевые продукты, которые предлагают пациентам те же функциональные возможности, что и традиционные протезы.

Более низкая цена этих продуктов делает их особенно подходящими для использования с детьми, которые быстро перерастают свои протезы конечностей.

«3D-печать можно использовать для изготовления протезов конечностей по индивидуальному заказу».

3D-печать также позволяет пациенту создавать протез, который непосредственно соответствует его потребностям. Например, Body Labs создала систему, которая позволяет пациентам моделировать свои протезы на собственных конечностях с помощью сканирования, чтобы создать более естественную посадку и внешний вид. Кроме того, исследователи из Массачусетского технологического института стремились разработать более удобные гильзы для протезов.

3D-печать в медицине | О

Перейти к основному содержанию

Цели и область применения

3D-печать в медицине публикует инновации в области 3D-печати, влияющие на медицину. Авторы могут общаться и обмениваться файлами на стандартном языке тесселяции (STL) через журнал. В дополнение к публикации методов и испытаний, которые будут способствовать развитию медицины с помощью 3D-печати, журнал публикует статьи «как это сделать», чтобы обеспечить форум для перевода прикладной науки о визуализации.

Преимущества публикации с BMC

Высокая наглядность

3D-печать в медицине Политика открытого доступа обеспечивает максимальную видимость статей, опубликованных в журнале, поскольку они доступны для широкой мировой аудитории.

Скорость публикации

3D-печать в медицине предлагает быстрый график публикации при сохранении строгой экспертной оценки; все статьи должны быть представлены онлайн, а рецензирование осуществляется полностью в электронном виде (статьи распространяются в формате PDF, который автоматически генерируется из отправленных файлов). Статьи будут опубликованы с их окончательным цитированием после принятия, как в полностью просматриваемой веб-форме, так и в формате PDF.

Гибкость

Онлайн-публикация в 3D-печать в медицине дает вам возможность публиковать большие наборы данных, большое количество цветных иллюстраций и движущихся изображений, отображать данные в форме, которая может быть считана непосредственно другими программными пакетами, чтобы позволить читателям самостоятельно манипулировать данными и создавать все соответствующие ссылки (например, на PubMed, на секвенирование и другие базы данных, а также на другие статьи).

Реклама и освещение в прессе

Статьи, опубликованные в разделе 3D-печать в медицине , включаются в оповещения о статьях и регулярные обновления по электронной почте. Некоторые из них могут быть выделены на страницах 3D-печати в медицине и на главной странице BMC.

Кроме того, статьи, опубликованные в разделе «3D-печать в медицине» , могут рекламироваться в пресс-релизах для общей или научной прессы. Эти действия увеличивают доступность и количество обращений к статьям, опубликованным в 3D-печать в медицине 9.0072 . Список статей, недавно опубликованных журналами BMC, доступен здесь.

Copyright

Как автор статьи, опубликованной в 3D Printing in Medicine , вы сохраняете авторские права на свою статью и можете свободно воспроизводить и распространять свою работу (дополнительную информацию см. в лицензионном соглашении BMC).

Для получения дополнительной информации о преимуществах публикации в журнале BMC нажмите здесь.

Открытый доступ

Все статьи, опубликованные 3D-печать в медицине , становятся бесплатными и постоянно доступными в Интернете сразу после публикации, без платы за подписку или регистрационных барьеров. Дополнительную информацию об открытом доступе можно найти здесь.

Как авторы статей, опубликованных в разделе 3D-печать в медицине , вы являетесь правообладателем своей статьи и предоставили любой третьей стороне заранее и на неограниченный срок право использовать, воспроизводить или распространять вашу статью в соответствии с Лицензионное соглашение BMC.

Для тех из вас, кто является государственным служащим США или не может быть владельцем авторских прав по аналогичным причинам, BMC может разместить нестандартные строки авторского права. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если потребуется дополнительная информация.

Плата за обработку статьи

Публикация в открытом доступе не обходится без затрат. Таким образом, 3D-печать в медицине взимает плату за обработку статьи в размере 1290,00 фунтов стерлингов/1890,00 долларов США/1590,00 евро за каждую статью, принятую к публикации, плюс НДС или местные налоги, где это применимо.

Если соответствующее авторское учреждение участвует в нашей программе членства в открытом доступе, часть или вся стоимость публикации может быть покрыта (более подробная информация доступна на странице членства). Мы обычно не взимаем плату с авторов из стран с низким уровнем дохода. В других странах освобождение от платы за обработку статьи или скидки предоставляются в каждом конкретном случае авторам с недостатком средств. Авторы могут запросить отказ или скидку в процессе подачи. Дополнительную информацию см. на странице оплаты за обработку статей.

Посетите открытый доступ к службам финансирования и поддержки Springer Nature, чтобы получить информацию о спонсорах исследований и учреждениях, которые предоставляют финансирование для APC.

Springer Nature предлагает соглашения, которые позволяют организациям покрывать расходы на публикацию в открытом доступе. Узнайте больше о наших соглашениях об открытом доступе , чтобы проверить, соответствуете ли вы требованиям, и узнать, включен ли этот журнал.

Для получения дополнительной информации о APC см. наш журнал цен на часто задаваемые вопросы

Услуги индексирования

All articles published in 3D Printing in Medicine are included in:

• WTI Frankfurt eG
• TD Net Discovery Service
• Semantic Scholar
• PubMedCentral
• ProQuest-ExLibris Summon
• ProQuest-ExLibris Primo
• OCLC WorldCat Discovery Service
• Naver
• Институт научной и технической информации Китая
• Google Scholar
• Гейл
• EMBASE
• EBSCO Discovery Service
• Dimensions
• DOAJ
• Китайская академия наук (CAS) — GoOA
• CNKI

сохранение. Вы также можете получить доступ ко всем статьям, опубликованным BioMed Central, на SpringerLink. Мы тесно сотрудничаем с соответствующими службами индексирования, такими как Web of Science (Clarivate Analytics), чтобы гарантировать, что статьи, опубликованные в 3D-печать в медицине будет доступна в их базах данных при необходимости.

Политика рецензирования

Рецензирование — это система, используемая для оценки качества рукописи перед ее публикацией. Независимые исследователи в соответствующей области исследований оценивают представленные рукописи на оригинальность, достоверность и значимость, чтобы помочь редакторам решить, следует ли опубликовать рукопись в их журнале. Подробнее о процессе рецензирования можно прочитать здесь.

3D-печать в медицине использует единую систему слепого рецензирования, в которой рецензенты знают имена и принадлежность авторов, но отчеты рецензентов, предоставляемые авторам, являются анонимными. Публикация научных статей по 3D-печать в Медицина в первую очередь зависит от их научной обоснованности и согласованности, по мнению наших внешних экспертов-редакторов и/или рецензентов, которые также будут оценивать, понятно ли написанное и представляет ли работа полезный вклад в область.

Представленные рукописи обычно рецензируются двумя-тремя экспертами, которым будет предложено оценить, является ли рукопись научно обоснованной и связной, дублирует ли она уже опубликованную работу и достаточно ли ясна рукопись для публикации. Рецензентов также попросят указать, насколько интересно и значимо исследование. Редакторы примут решение на основе этих отчетов и, при необходимости, проконсультируются с членами редакционной коллегии.

Редакционная политика

Все рукописи, отправленные на 3D-печать в медицине , должны соответствовать редакционной политике BMC.

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.