Protezele devin din ce în ce mai mari accesibile și accesibile datorită imprimantelor 3D.
Tipărirea tridimensională transformă îngrijirile medicale, permițând să treacă câmpul de asistență medicală de la soluții produse în masă la tratamente personalizate adaptate nevoilor fiecărui pacient. De exemplu, cercetătorii dezvoltă imprimat 3D mâini protetice Proiectat special pentru copii, realizat cu materiale ușoare și sisteme de control adaptabile.
Aceste progrese continue ale protezelor imprimate 3D demonstrează accesibilitatea și accesibilitatea lor din ce în ce mai mare. Povești de succes ca acesta în protetice personalizate evidențiază beneficiile imprimării 3D, în care un model al unui obiect produs cu software de proiectare asistat de computer este transferat la o imprimantă 3D și un strat construit de strat.
Suntem un Inginer biomedical și a chimist care lucrează cu imprimare 3D. Studiem modul în care această tehnologie în evoluție rapidă oferă noi opțiuni nu doar pentru protetică, ci pentru implanturi, planificare chirurgicală, fabricarea de medicamente și alte nevoi de îngrijire a sănătății. Capacitatea imprimării 3D de a face obiecte cu formă precisă într-o gamă largă de materiale a dus, de exemplu, la îmbinări de înlocuire personalizate și la pastile cu dozare personalizată, multidrog.
Piese mai bune ale corpului
Tipărirea tridimensională în asistența medicală a început în anii 1980 cu oamenii de știință care folosesc tehnologii precum stereolitografie Pentru a crea prototipuri strat după strat. Stereolitografia folosește un fascicul laser controlat de computer pentru a solidifica un material lichid în forme 3D specifice. Câmpul medical a văzut rapid potențialul acestei tehnologii de a crea implanturi și protetice concepute special pentru fiecare pacient.
Una dintre primele aplicații a fost crearea de schele de țesut, care sunt structuri care susțin creșterea celulelor. Cercetătorii de la Spitalul de Copii din Boston au combinat aceste schele cu celulele proprii ale pacienților pentru a construi Bladders de înlocuire. Pacienții au rămas sănătoși ani de zile după ce și-au primit implanturile, demonstrând că structurile imprimate 3D ar putea deveni părți ale corpului durabile.
Pe măsură ce tehnologia a progresat, accentul s -a mutat către bioprinting, care folosește celulele vii pentru a crea structuri anatomice de lucru. În 2013, Organovo a creat lumea Primul țesut hepatic 3D-bioprintdeschiderea posibilităților interesante pentru crearea de organe și țesuturi pentru transplant. Dar, în timp ce s -au făcut progrese semnificative în bioprinting, crearea de organe funcționale complete, cum ar fi ficatele pentru transplant rămâne experimentală. Cercetări actuale Se concentrează pe dezvoltarea țesuturilor mai mici, mai simple și rafinarea tehnicilor de bioprinting pentru îmbunătățirea viabilității și funcționalității celulare. Aceste eforturi urmăresc să elimine decalajul dintre succesul de laborator și aplicarea clinică, cu scopul final de a oferi înlocuitori viabili de organe pentru pacienții aflați în nevoie.
Tipărirea tridimensională a revoluționat deja crearea proteticelor. Permite producătorilor de protetici să producă dispozitive la comandă accesibile, care se potrivesc perfect pacientului. Ele pot adapta mâinile și membrele protetice la fiecare individ și le pot înlocui cu ușurință pe măsură ce un copil crește.
Implanturi imprimate tridimensionale, cum ar fi înlocuitori de șold și implanturi coloanei vertebraleoferă o potrivire mai precisă, care poate îmbunătăți cât de bine se integrează cu corpul. Implanturile tradiționale vin adesea doar în forme și dimensiuni standard.
Unii pacienți au primit obiceiuri Implanturi faciale de titan după accidente. Alții aveau porțiuni din craniile lor înlocuite cu Implanturi tipărite 3D.
În plus, imprimarea 3D face pași semnificative în stomatologie. Companii precum Invisalign folosesc imprimare 3D pentru a crea aliniatori personalizați pentru îndreptarea dințilordemonstrând capacitatea de a personaliza îngrijirea stomatologică.
Oamenii de știință explorează și materiale noi pentru imprimare 3D, cum ar fi Bioglas de auto-vindecare Acest lucru ar putea înlocui cartilajul deteriorat. Mai mult, cercetătorii se dezvoltă 4D tipărirecare creează obiecte care pot schimba forma în timp, ceea ce ar putea duce la dispozitive medicale care se pot adapta nevoilor organismului.
De exemplu, cercetătorii lucrează la Stenturi tipărite 3D care poate răspunde la schimbările fluxului de sânge. Aceste stenturi sunt concepute pentru a se extinde sau a contracta, după cum este necesar, reducând riscul de blocare și îmbunătățirea rezultatelor pe termen lung ale pacientului.
Simularea intervențiilor chirurgicale
Modelele anatomice tipărite tridimensionale ajută adesea chirurgii să înțeleagă cazuri complexe și să îmbunătățească rezultatele chirurgicale. Aceste modele, create din imagini medicale, cum ar fi raze X și scanări CT, permit chirurgilor să practice procedurile înainte de operare.
De exemplu, un model imprimat 3D al inimii unui copil permite chirurgilor Simulați intervenții chirurgicale complexe. Această abordare poate duce la perioade de operare mai scurte, mai puține complicații și costuri mai mici.
Farmaceutice personalizate
În industria farmaceutică, producătorii de droguri pot tipări tridimensional doze personalizate de droguri și sisteme de livrare. Capacitatea de a strat cu precizie fiecare componentă a unui medicament înseamnă că pot face medicamente cu doza exactă necesară pentru fiecare pacient. Imprimat 3D Spritam anti-epileptic a fost aprobat de Administrația pentru Alimente și Droguri în 2015 pentru a furniza doze foarte mari ale ingredientului său activ.
Sistemele de producție de medicamente care utilizează imprimarea 3D găsesc case în afara fabricilor farmaceutice. Medicamentele potențial pot fi făcute și livrate de farmaciile comunitare. Spitalele încep să utilizeze tipărirea 3D pentru a face medicamente la fața locului, permițând planuri de tratament personalizate pe baza unor factori precum vârsta și sănătatea pacientului.
Cu toate acestea, este important de menționat că reglementările pentru medicamente imprimate 3D sunt încă dezvoltate. O preocupare este că prelucrarea postimpringului poate afecta stabilitatea ingredientelor medicamentoase. De asemenea, este important să se stabilească orientări clare și să decidem unde ar trebui să aibă loc imprimarea 3D – fie în farmacii, spitale, fie chiar acasă. În plus, farmaciștii vor avea nevoie de o pregătire riguroasă în aceste noi sisteme.
Tipărirea pentru viitor
În ciuda progresului extraordinar de rapid în general în tipărirea 3D pentru asistența medicală, rămân provocări și oportunități majore. Printre ele este nevoia de a dezvolta modalități mai bune de a asigura calitatea și siguranța produselor medicale tipărite 3D. Accesibilitatea și accesibilitatea rămân, de asemenea, preocupări semnificative. Probleme de siguranță pe termen lung în ceea ce privește materialele de implant, cum ar fi potențialul probleme de biocompatibilitate și eliberarea de nanoparticule, necesită testare și validare riguroasă.
În timp ce imprimarea 3D are potențialul de a reduce costurile de fabricație, investiția inițială în echipamente și materiale poate fi o barieră pentru mulți furnizori de servicii medicale și pacienți, în special în comunități subestimate. Mai mult, lipsa Fluxuri de lucru standardizate Și personalul instruit poate limita adoptarea pe scară largă a tipăririi 3D în medii clinice, împiedicând accesul pentru cei care ar putea beneficia cel mai mult.
Pe partea strălucitoare, tehnicile de inteligență artificială care pot folosi în mod eficient cantități mari de date medicale extrem de detaliate se pot dovedi critice în dezvoltarea de produse medicale imprimate 3D. Mai exact, algoritmii AI pot analiza datele specifice pacientului pentru a optimiza proiectarea și fabricarea implanturilor și proteticelor imprimate 3D. De exemplu, producătorii de implanturi pot utiliza Analiza imaginii bazată pe AI Pentru a crea modele 3D extrem de exacte din scanări CT și RMN -uri pe care le pot folosi pentru a proiecta implanturi personalizate.
În plus, Algoritmi de învățare automată Poate prezice performanța pe termen lung și punctele potențiale de eșec ale proteticelor tipărite 3D, permițând proiectanților de protetică să optimizeze pentru o durabilitate îmbunătățită și siguranța pacientului.
Tipărirea tridimensională continuă să rupă limitele, inclusiv limita corpului în sine. Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din California au dezvoltat o tehnică care folosește ecografie pentru a transforma un lichid injectat în corp într -un gel în forme 3D. Metoda ar putea fi folosită într -o zi pentru livrarea de medicamente sau înlocuirea țesutului.
În general, câmpul se îndreaptă rapid către planuri de tratament personalizate care sunt strâns adaptate la nevoile și preferințele unice ale fiecărui pacient, posibile prin precizia și flexibilitatea imprimării 3D.
Anne SchmitzProfesor asociat de inginerie, Universitatea din Wisconsin-Stout şi Daniel FreedmanDecan al Colegiului de Știință, Tehnologie, Inginerie, Matematică și Management, Universitatea din Wisconsin-Stout. Acest articol este republicat din Conversația sub licență Creative Commons. Citiți Articol original.
Conversația este o sursă independentă de știri și opinii, provenită din comunitatea academică și de cercetare. Echipa noastră de editori lucrează cu acești experți pentru a -și împărtăși cunoștințele cu publicul mai larg. Scopul nostru este de a permite o mai bună înțelegere a afacerilor actuale și a problemelor complexe și, sperăm, să îmbunătățim calitatea discursului public asupra lor.
Comentarii recente