A 3D nyomtatás készen áll a műanyag testbeültetések kezelésére

Miután egy 40 éves nő súlyos fejsérülést szenvedett Svédországban tavaly év végén, egy PEEK nevű műanyagból készült 3D-nyomtatott implantátumot kapott a koponyája javítására.

Ez volt az első alkalom, hogy egy kórház a helyszínen tervezett és 3D-ben nyomtatott ilyen típusú implantátumot, és ez fordulópontot jelenthet a 3D nyomtatásban az orvosi ellátásban.

„Amennyire tudjuk, mi vagyunk a világon az elsők, akik teljes egészében kórházban készítenek 3D-s implantátumokat, ami azt jelenti, hogy az implantátumok már a kezdetektől jobban alkalmazkodnak a betegekhez” – mondja Einar Heiberg Brandt, a klinikai fiziológia orvosmérnöke. a Skåne Egyetemi Kórházban, Svédországban. "Ez gyorsabb műtétekhez és kevesebb szövődményhez vezet."

A kórházi 3D nyomtatás még csak a kezdeti szakaszban van, de az iparági szakértők egyetértenek abban, hogy nagyon ígéretes. Bár a 3D nyomtatást már több mint egy évtizede használják az egészségügyben titán és rozsdamentes acél implantátumok gyártására, a PEEK műanyag kiterjeszti a technológia lehetőségeit arra, hogy az orvostechnikai eszközgyártók műhelyeiről világszerte kórházak és klinikák laboratóriumaiba kerüljön.

Valójában az egészségügyi létesítmények hatalmas új piacot jelentenek a 3D nyomtatás számára. A 3D nyomtatóipar egészségügyi szegmense, amely magában foglalja a fogászati ​​és a 3D-nyomtatott gyógyszereket is, jelenleg közel 3 milliárd dollárt tesz ki.

3D nyomtatás kórházakban

Az intézmények, mint például a Mayo Clinic Minn.-ben és a VA kórházai országszerte kiterjedt 3D-nyomtatási laborokkal rendelkeznek. Az ottani munka többnyire betegspecifikus 3D-nyomtatással történik orvosi modellek, sebészeti oktatóeszközök és ortopéd fogszabályzók. Azonban a nem túl távoli jövőben ezek a kórházak 3D-ben nyomtathatnak páciens-specifikus implantátumokat PEEK-ben minden típusú műtéthez.

A 3D nyomtató és a PEEK izzószál használata az előnyök hosszú listáját kínálja a kórházaknak, miközben továbbra is jelentős akadályokba ütközik. A módszer az orvostechnikai eszközök hagyományos gyártási módjaihoz, nevezetesen a megmunkáláshoz és fröccsöntéshez képest a helyszínen, az ellátás helyén elvégezhető. Ez gyorsabb beültetést, alacsonyabb költségeket és szorosabb koordinációt jelent a sebész és az implantátumot gyártó technikusok között.

A páciensek szkennelésekből és röntgenfelvételekből származó adatainak felhasználásával a kórházak 3D-ben nyomtathatnak egy egyedi implantátumot, amely pontosan illeszkedik a hibatérbe.

A tanulmányok azt mutatják, hogy a betegspecifikus implantátumok lerövidítik a műtéti időt, csökkentik a fertőzés kockázatát, jobb eredményeket eredményeznek, és drámaian lerövidítik a kórházi tartózkodás idejét. Az implantátumok szükség szerinti 3D-nyomtatása megszabadítja a kórházat attól, hogy leltárt kelljen tartania a drága implantátumokról.

Bár ma még nem gyártanak 3D-nyomtatott PEEK implantátumokat az FDA által jóváhagyott kórházakban, ez hamarosan megváltozhat.

Egy német start-up, amely 3D-nyomtatott PEEK koponyaimplantátumokra specializálódott, Kumovis, azt mondja, hogy teljesíti az FDA jóváhagyási folyamatának utolsó akadályait.

„Nagyon nagy az izgalom a kórházakban végzett helyszíni 3D-nyomtatás és az olyan projektek körül, amelyek a gyártást az ellátás helyén hajtják, és megmutatják, mi lehetséges” – mondja Miriam Haerst, a Kumovis társalapítója és társ-vezérigazgatója.

Dél-Karolinai székhelyű 3D rendszerek, a világ egyik legrégebbi és legnagyobb 3D nyomtatógyártója, a közelmúltban bejelentette, hogy felvásárolja a Kumovist annak érdekében, hogy fém implantátumok a PEEK implantátumokhoz az ellátási helyen.

„Ahogy a [3D nyomtatás] technológia egyre felhasználóbarátabbá válik az egészségügyi szakemberek számára, egyre több kórház lesz képes végpontok közötti megoldásokat megvalósítani a személyre szabott sebészet számára” – mondja Gautam Gupta, a 3D Systems orvostechnikai eszközök gyakorlatának alelnöke és vezérigazgatója. "Ez megzavarja a meglévő egészségügyi modelleket, javítja az ellátás minőségét, és döntően több életet ment meg."

A Kumovis felvásárlása remekül illeszkedik a 3D Systems bevezetett egészségügyi üzletágába, és új hangsúlyt helyez az orvosi implantátumok gyártásának decentralizálására.

„Ha a gyártást a kórházakba helyezzük át, az az implantátumok elérhetősége szempontjából változást fog okozni” – mondja Haerst.

Ahhoz azonban, hogy a kórházak gyártókká váljanak, műszaki és mérnöki személyzetre, szabályozási folyamatokra, valamint berendezésekre van szükség. Ezt a jelenlegi orvosi eszközgyártók együttműködési megállapodása keretében a helyszínen kezelhetik, mondja Haerst.

PEEK Plastic vs. Titanium for Implants

A PEEK már évek óta rendelkezik FDA jóváhagyással implantátum anyagként, amikor megmunkálták, de még nem a 3D nyomtatáskor. Noha a PEEK-et a piacon számos implantátumban használják a gerincketrecektől a bokaízületekig, a 3D-nyomtatott PEEK-nek még mindig bizonyítania kell, hogy ugyanolyan súlytartó és kopási tulajdonságokkal rendelkezik, mint a mart vagy öntött PEEK.

Összességében ennek a biológiailag kompatibilis anyagnak számos előnye van a rozsdamentes acéllal és a titánnal szemben: könnyű, ultrahangot áteresztő, és gyakorlatilag láthatatlan a CT- és MRI-vizsgálatoknál, így jobb műtét utáni monitorozást tesz lehetővé.

Az évek során a 3D-nyomtatott titán hírnevet szerzett a jobb csontintegrációról, és évente több ezer ízületi és gerincimplantátumot nyomtatnak 3D-ben a nagy gyártók, például a Stryker. De a PEEK megváltozott, mondja Marc Knebel, az orvosi rendszerekért felelős vezetője Evonik, amely 3D nyomtatáshoz, valamint fröccsöntéshez és maráshoz PEEK-et gyárt.

„Ma a PEEK adalékanyagokkal is megtervezhető, hogy új funkciókat, például jobb csontintegrációt nyerhessen” – mondja Knebel. „Már dolgozunk néhány kórházzal [3D-nyomtatott implantátumokon]. Az elsők a következő öt éven belül aktívak lesznek.”

A műtő mellett található 3D nyomtatólabor, amely készen áll a páciensadatokból tervezett, személyre szabott implantátumok egy pillanat alatt történő kidobására, még messze van. A szabályozási akadályok továbbra is fennállnak, a klinikai vizsgálatok még folyamatban vannak, és a kórházakból származó vásárlások kiépítése időt vesz igénybe. Ma azonban azt látjuk, hogy az újítók megteszik az első lépéseket.