3D tiskanje je pripravljeno za spopadanje s plastičnimi telesnimi vsadki

Potem ko je konec lanskega leta v nesreči 40-letna ženska na Švedskem dobila močno poškodbo glave, je prejela 3D-natisnjen implantat iz plastike, imenovan PEEK, za popravilo njene lobanje.

To je bilo prvič, da je bolnišnica zasnovala in 3D natisnila tovrstni vsadek na kraju samem, kar bi se lahko izkazalo za prelomnico za 3D tiskanje v zdravstveni oskrbi.

"Kolikor vemo, smo prvi na svetu, ki je 3D vsadke v celoti izdelal v bolnišnici, kar pomeni, da bodo vsadki že od samega začetka bolje prilagojeni pacientom," pravi Einar Heiberg Brandt, medicinski inženir v klinični fiziologiji. v Univerzitetni bolnišnici Skåne na Švedskem. "To bo vodilo do hitrejših operacij in manj zapletov."

3D-tiskanje v bolnišnicah je še vedno v zgodnji fazi, vendar kaže veliko obetav, se strinjajo strokovnjaki iz industrije. Čeprav se 3D tiskanje v zdravstvu uporablja že več kot desetletje za izdelavo vsadkov iz titana in nerjavnega jekla, PEEK plastika širi možnosti, da se tehnologija preseli iz trgovin proizvajalcev medicinskih pripomočkov v laboratorije v bolnišnicah in klinikah po vsem svetu.

Pravzaprav zdravstvene ustanove predstavljajo ogromen nov trg za 3D tiskanje. Segment zdravstvenega varstva v industriji 3D tiskanja, ki vključuje zobozdravstvene in 3D tiskane farmacevtske izdelke, je trenutno ocenjen na skoraj 3 milijarde dolarjev.

3D tiskanje v bolnišnicah

Institucije, kot sta Mayo Clinic v Minn in bolnišnice VA po vsej državi, imajo obsežne laboratorije za 3D tiskanje. Delo tam je večinoma 3D natisnjeno za specifične paciente medicinski modeli, orodja za kirurško usposabljanje in ortopedske naramnice. Vendar pa bodo te bolnišnice v ne tako daljni prihodnosti morda 3D tiskale vsadke, specifične za paciente, v PEEK za vse vrste operacij.

Uporaba 3D-tiskalnika in PEEK filamenta prinaša bolnišnicam dolg seznam prednosti, hkrati pa ima še vedno precejšnje ovire. Metodo je v primerjavi s tradicionalnimi načini izdelave medicinskih pripomočkov, in sicer s strojno obdelavo in brizganjem, mogoče izvesti na kraju samem na mestu oskrbe. To pomeni hitrejše vsadke, nižje stroške in tesnejšo koordinacijo med kirurgom in tehniki, ki izdelujejo implantat.

Z uporabo bolnikovih podatkov iz skeniranja in rentgenskih žarkov lahko bolnišnice 3D natisnejo implantat po meri, ki se natančno prilega prostoru okvare.

Študije kažejo, da vsadki, specifični za pacienta, skrajšajo čas operacije, zmanjšajo tveganje za okužbo, povzročijo boljše rezultate in dramatično skrajšajo dolžino bivanja v bolnišnici. 3D tiskanje vsadkov po potrebi tudi razbremeni bolnišnico, da mora imeti pri roki inventar dragih vsadkov.

Čeprav do danes v bolnišnicah, ki bi jih odobrila FDA, ni 3D natisnjenih PEEK vsadkov, se lahko to kmalu spremeni.

Nemško zagonsko podjetje, specializirano za 3D-tiskane vsadke lobanje PEEK, Kumovis, pravi, da dopolnjuje zadnje ovire v postopku odobritve FDA.

"V bolnišnicah je veliko navdušenja nad 3D-tiskanjem na kraju samem in projekti, ki poganjajo proizvodnjo na mestu oskrbe in prikazujejo, kaj je mogoče," pravi Miriam Haerst, soustanoviteljica in soizvršna direktorica Kumovisa.

S sedežem v Južni Karolini Sistemi 3D, eden najstarejših in največjih proizvajalcev 3D tiskalnikov na svetu, je pred kratkim objavil svoje načrte za nakup Kumovisa, da bi se razširil iz kovinski vsadki na vsadke PEEK na mestu oskrbe.

"Ker tehnologija [3D tiskanje] postaja uporabniku prijaznejša za medicinske strokovnjake, bo več bolnišnic lahko uvedlo celovite rešitve za prilagojene kirurgije," pravi Gautam Gupta, podpredsednik in generalni direktor prakse medicinskih naprav 3D Systems. "To bo motilo obstoječe modele zdravstvenega varstva, izboljšalo kakovost oskrbe in bistveno rešilo več življenj."

Nakup Kumovisa se lepo ujema z uveljavljenim zdravstvenim poslovanjem družbe 3D Systems in dodaja nov poudarek na decentralizaciji proizvodnje medicinskih vsadkov.

"Prenos proizvodnje v bolnišnice bo spremenil igro, ko gre za razpoložljivost vsadkov," pravi Haerst.

Da bi bolnišnice postale proizvajalke, pa je potrebno tehnično in inženirsko osebje, regulativne procese skupaj z opremo. To bi lahko na kraju samem upravljali s pogodbo o sodelovanju trenutni proizvajalci medicinskih pripomočkov, pravi Haerst.

PEEK Plastika proti Titanu za vsadke

PEEK ima FDA odobritev kot material za vsadke že leta pri strojni obdelavi, pri 3D tiskanju pa še ne. Čeprav se PEEK uporablja v številnih vsadkih, ki so danes na trgu, od hrbteničnih kletk do gležnjev, mora 3D natisnjen PEEK še vedno dokazati, da ima enake lastnosti obremenitve in obrabe kot brušen ali oblikovan PEEK.

Na splošno ima ta biokompatibilen material več zaznanih prednosti pred nerjavnim jeklom in titanom: je lahek, prepusten za ultrazvok in praktično neviden za CT in MRI, kar omogoča boljše spremljanje po operaciji.

Z leti je 3D natisnjen titan pridobil sloves po boljši integraciji kosti in na tisoče vsadkov sklepov in hrbtenice vsako leto 3D natisnejo večji proizvajalci, kot je Stryker. Toda PEEK se je spremenil, pravi Marc Knebel, vodja zdravstvenih sistemov pri Evonik, ki proizvaja PEEK za 3D tiskanje ter brizganje in rezkanje.

"Danes je PEEK mogoče oblikovati z dodatki za pridobitev novih funkcij, kot je boljša osteointegracija," pravi Knebel. »Z nekaj bolnišnicami že sodelujemo na [3D-natisnjenih vsadkih]. Prvi bodo aktivni v naslednjih petih letih.«

Laboratorij za 3D tiskanje, ki se nahaja ob operacijski sobi, pripravljen za izdelavo individualnih vsadkov, oblikovanih iz podatkov o pacientih, je še vedno daleč. Regulativne ovire ostajajo, klinične študije so še v teku, za gradnjo bolnišnic pa bo potreben čas. Kar pa danes vidimo, so inovatorji, ki delajo prve korake.