Аддитивные технологии: начало эры персонализации в медицинской промышленности

Магия медицинской промышленности: появление аддитивных технологий

По мере того как медицинские технологии развиваются в сторону персонализированного и точного ухода, аддитивное производство (3D-печать) меняет модели диагностики и лечения в медицинской отрасли благодаря своим гибким возможностям настройки и быстрого прототипирования.

Медицинские модели: «взгляд на болезнь»

Ключевое применение аддитивных технологий — создание медицинских моделей. Они действуют как «перспектива» для врачей, обеспечивая трехмерное представление сложных внутренних структур организма. В ортопедии врачи используют 3D-печать для преобразования цифровых медицинских изображений, полученных с помощью КТ или МРТ, в точные физические модели костей.

Больница Университета Чунцина однажды использовала 3D-печать для лечения пациента с тяжелой-параплегией, который получил множественные переломы по всему телу после падения с высоты. Из-за сложного состояния пациента ранее существовавший перелом таза C3 потребовал сложной реконструктивной операции таза для улучшения качества его жизни. Столкнувшись с этой-процедурой высокого риска, врачи использовали 3D-печать, чтобы точно воспроизвести структуру таза пациента и создать полномасштабную-физическую модель. С помощью этой 3D-навигационной системы медицинская бригада смогла провести полную предоперационную репетицию: они смогли смоделировать на модели процесс репозиции перелома, настроить пластину внутренней фиксации с учетом морфологии перелома и точно спланировать путь введения винтов. В конечном итоге, благодаря достижениям в технологии 3D-печати моделей, они успешно завершили эту сложную операцию.

Медицинская технология 3D-печати

Эта 3D-модель также играет уникальную роль в общении врача-с пациентом. Традиционно неясные двухмерные изображения, представленные при диагностике, преобразовывались в осязаемые трехмерные изображения с помощью 3D-печатных моделей. Пациенты и члены их семей могут непосредственно наблюдать за поражением, получая уникальное представление об анатомии человека. Эта визуальная презентация не только углубляет понимание пациентами своего состояния, но и создает мост для эффективного общения между врачами и пациентами, обеспечивая более глубокое понимание и сотрудничество в планах лечения.

Медицинская модель сердца Синьмай

Чтобы снизить высокие риски, связанные с кардиохирургией, UnionTech использует технологию SLA (Solid Light Amplification) для печати высокоточных-моделей сердца, которые помогают врачам в предоперационном планировании пути. Эта модель успешно применялась в сложных процедурах, таких как замена аортального клапана, что значительно снижает интраоперационную неопределенность.

Аддитивные технологии

Медицинские брекеты и шаблоны: «Невидимые помощники» в хирургии

Медицинские брекеты и направляющие также играют незаменимую роль в медицинских изделиях. Они подобны «невидимым помощникам» в хирургии, молча играющим жизненно важную роль. Они незаменимы на всех этапах: от диагностики до лечения, от хирургической помощи до выздоровления пациента.

В качестве примера возьмем руководство по хирургии реконструкции малоберцовой кости нижней челюсти, составленное отделением стоматологии Девятой народной больницы Шанхая. Опухоли нижней челюсти часто встречаются в челюстно-лицевой хирургии. После резекции опухоли часто возникают дефекты нижней челюсти, серьезно влияющие на внешний вид и функции лица пациента. Традиционная операция по реконструкции малоберцовой кости проводится после удаления кожного лоскута, что затрудняет точную реконструкцию контура нижней челюсти. Однако с помощью аддитивной технологии хирурги могут использовать специализированное программное обеспечение для разработки шаблонов для вырезания опухоли нижней челюсти, шаблонов для соединения внешней фиксации культи нижней челюсти, шаблонов для остеотомии малоберцовой кости, а также шаблонов для формирования и позиционирования малоберцовой кости на основе данных КТ пациента.

Во время операции хирург сначала обнажил опухоль нижней челюсти и поверхность кости, необходимую для насадки для остеотомии. Затем был установлен остеотомический шаблон и выполнена остеотомия, полностью удалила опухоль нижней челюсти. Затем направитель внешней фиксации культи нижней челюсти использовался для соединения двусторонних культей нижней челюсти после резекции опухоли, устанавливая стабильные окклюзионные взаимоотношения. Затем с помощью обычных хирургических методов извлекали свободный лоскут малоберцовой мышцы, сохраняя ножку неповрежденной. Затем для остеотомии был установлен малоберцовый режущий направитель. После точной-настройки был установлен шаблон для формирования малоберцовой кости с последующим отделением ножки и переносом на дефект нижней челюсти. После точной -подстройки лоскут малоберцовой кости был зафиксирован изнутри к культе нижней челюсти.

Такой подход значительно повышает точность хирургического вмешательства. Исследование, сравнивающее пациентов, перенесших цифровые хирургические шаблоны, с теми, кто перенес традиционную операцию, показало, что время формирования малоберцовой кости в контрольной группе было значительно короче, чем в контрольной группе, а среднее время ишемии малоберцового лоскута также было значительно короче. Сравнивая КТ-реконструкции реальных операций, выполненных исследовательской группой, с моделями смоделированных операций, средняя ошибка положения челюсти составила примерно 1,5 мм. Внешний вид лица и окклюзионная функция пациентов после операции хорошо восстанавливались.

Руководство по иглам для лечения нервов в больнице Ренджи

UnionTech в сотрудничестве с командой профессора Лю Цзяньвэя разработала направляющую для иглы для хирургии модуляции нервной иглы (SNM). Направляющая, настроенная на основе данных КТ пациента, точно определяет путь иглы во время операции, снижая риск повреждения нервов. В настоящее время он широко используется в урологии.

Хирургические шаблоны признаны важным инструментом для точной хирургии.

Медицинские имплантаты: «индивидуальные детали» для человеческого тела

Медицинские имплантаты — это «детали», адаптированные к человеческому телу. Когда определенные ткани повреждены, они могут сыграть важную роль в их замене. Технология аддитивного производства также продемонстрировала уникальные преимущества при производстве медицинских имплантатов.

Имплантаты из титанового сплава являются распространенным типом медицинских имплантатов. Возьмем, к примеру, тазобедренные имплантаты. Вертлужная впадина — важнейший компонент тазобедренного сустава, расположенный в центре боковой поверхности бедренной кости. Это глубокая полусферическая вогнутая структура диаметром примерно 30-50 мм. Используя технологию аддитивного производства, машина Muees 430 может изготавливать вертлужную впадину целиком из титанового сплава. Этот имплантат тазобедренного сустава,-напечатанный на 3D-принтере, можно настроить в соответствии с конкретными потребностями пациента. Больница в Польше напечатала на 3D-принтере-протез бедра для пациента, у которого были осложнения из-за предыдущего стального протеза. Врачи сначала сделали рентгеновские снимки-и компьютерную томографию высокого-разрешения, чтобы создать 3D-модель таза и тазобедренного сустава, оценивая любые дефекты и травмы тазового дна пациента. С помощью команды инженеров и хирургов-ортопедов имплантат был точно адаптирован к потребностям пациента. Кроме того, вертлужная впадина этого имплантата покрыта покрытием с открытыми порами из титана, углерода и силикона, которое очень напоминает естественную структуру кости пациента и обладает антибактериальными свойствами, обеспечивая врастание кости в структуру имплантата и помогая пациенту быстро восстановиться.

Помимо имплантатов из титанового сплава, важное применение также имеют имплантаты из высокотемпературного-ПЭЭК. Во время операции по реконструкции черепа врачи используют программное обеспечение CAD для создания индивидуального фрагмента черепа на основе данных компьютерной томографии пациента. Затем эти детали печатаются на 3D-принтере с использованием технологии FDM (моделирование наплавлением) с использованием высокоэффективного-материала PEEK. PEEK обладает превосходными механическими свойствами, высокой-температурной стойкостью, коррозионной стойкостью и биосовместимостью с организмом человека, что снижает риск отторжения и заражения при использовании при реконструкции черепа. Благодаря независимым исследованиям и технологическим инновациям компания Kangtuo Medical использует передовой процесс лазерного осаждения для расплавления и нанесения порошка PEEK слой за слоем, успешно достигая индустриализации технологии аддитивного производства PEEK и обеспечивая мощную поддержку развитию отечественной промышленности медицинского оборудования.

Медицинские инструменты: новый двигатель медицинских инноваций

Медицинские инструменты, как предметы, используемые прямо или косвенно на теле человека, играют решающую роль в медицинских процедурах. Аддитивные технологии также произвели революцию в производстве медицинских инструментов. Хирургические режущие инструменты, сосудистые стенты и медицинские соединители теперь можно производить с помощью 3D-печати.

Возьмем, к примеру, аспирационный зонд молочной железы. Этот минимально инвазивный хирургический инструмент используется для биопсии подозрительных образований молочной железы и минимально инвазивного иссечения доброкачественных образований молочной железы. Его ключевыми особенностями являются треугольная режущая кромка и кончик иглы. Традиционные зонды для аспирации молочной железы могут иметь ограничения в производстве. Однако с помощью аддитивной технологии, с использованием станка Muees 430 и титанового сплава их можно изготовить всего за 0,35 часа. Этот аспирационный датчик молочной железы, напечатанный на 3D-принтере-, позволяет более точно спроектировать и изготовить его. Форму режущей кромки и кончика иглы можно оптимизировать в зависимости от конкретных потребностей, повышая эффективность прокола и иссечения и сводя к минимуму повреждение тканей молочной железы пациентки. Кроме того, 3D-печать позволяет персонализировать датчик, что позволяет создать датчик, наиболее подходящий для структуры и состояния груди каждого пациента.

Другим примером является локтевая и лучевая костная пластина, которая используется для фиксации переломов локтевой кости и восстановления нормальной функции кости. Пластины из локтевой и лучевой кости, изготовленные с использованием аддитивной технологии, также обладают уникальными преимуществами. Их можно адаптировать к конкретной форме и размеру места перелома пациента, чтобы лучше прилегать к кости и обеспечивать более стабильную фиксацию. На станке Muees 430 пластины локтевой и лучевой костей были изготовлены из титанового сплава. Размеры образца составляли 60 x 31 x 7,7 мм, а время печати - 0,63 часа.. 3D-Печатные пластины из локтевой и лучевой кости также могут быть структурно оптимизированы для обеспечения достаточной прочности при одновременном снижении веса и уменьшении нагрузки на пациента.

Медицинская стоматология: «персонализированное» здоровье полости рта

В области стоматологии технологии аддитивного производства возглавляют волну инноваций в области персонализированной диагностики и лечения. Процесс изготовления традиционных силиконовых форм-часто занимает три дня. Теперь, благодаря совместным инновациям в области внутриротового 3D-сканирования и технологии аддитивного производства, весь процесс изготовления пресс-форм-сократился всего до двух часов. Этот технологический прорыв не только обеспечивает скачок в эффективности, но и благодаря цифровому моделированию позволяет избежать потенциальных ошибок деформации, связанных с ручным снятием оттисков-, полностью фиксируя структурные особенности полости рта с точностью до микрона-.

Используя точные цифровые модели, врачи могут использовать интеллектуальную платформу проектирования для всесторонней корректировки окклюзионной структуры, морфологических пропорций и эстетических деталей реставрации. Например, 3D-печать позволяет идеально адаптировать основы полных протезов к уникальной физиологии полости рта пациента, обеспечивая плавный переход между реставрацией и мягкими тканями. Особенно изобретательно то, что 3D-печать может воспроизводить переходы блеска и детали текстуры натуральной зубной эмали на поверхности реставрации, создавая решение для восстановления полости рта, сочетающее функциональность с биомиметической эстетикой.

Технологические прорывы в невидимой ортодонтии также являются важными вехами. По сравнению с зрительной нагрузкой и ощущением инородного тела, связанными с традиционными металлическими брекетами, прозрачные каппы, изготовленные с использованием технологии 3D-печати, открывают новую эру бесшовной ортодонтии. Каждый элайнер изготавливается индивидуально на основе 3D-модели зубов пациента, обеспечивая почти-невидимость и одновременно обеспечивая постепенное перемещение зубов посредством точных механических расчетов. Это инновационное решение для лечения не только повышает комфорт, но также значительно повышает уверенность пациентов и постоянное соблюдение режима лечения.