3D-tulostus on valmis käsittelemään muovisia kehon implantteja

Sen jälkeen kun 40-vuotias nainen sai Ruotsissa vakavan päävamman viime vuoden lopulla onnettomuuden jälkeen, hän sai PEEK-nimisen muovista valmistetun 3D-painetun implantin korjaamaan kalloaan.

Se oli ensimmäinen kerta, kun sairaala suunnitteli ja 3D-tulosti tällaisen implantin paikan päällä, ja se voisi olla käännekohta 3D-tulostuksessa sairaanhoidossa.

"Tietämme, olemme maailman ensimmäisiä, jotka valmistavat 3D-implantteja kokonaan sairaalassa, mikä tarkoittaa, että implantit mukautuvat paremmin potilaiden tarpeisiin heti alusta alkaen", sanoo kliinisen fysiologian lääketieteen insinööri Einar Heiberg Brandt. Skånen yliopistollisessa sairaalassa, Ruotsissa. "Tämä johtaa nopeampiin leikkauksiin ja vähemmän komplikaatioihin."

Sairaalan 3D-tulostus on vielä alkuvaiheessa, mutta lupaa paljon, alan asiantuntijat ovat samaa mieltä. Vaikka 3D-tulostusta on käytetty terveydenhuollossa yli vuosikymmenen ajan titaanista ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen implanttien valmistukseen, PEEK-muovi laajentaa teknologian mahdollisuuksia siirtyä pois lääkinnällisten laitteiden valmistajien tiloista sairaaloiden ja klinikoiden laboratorioihin maailmanlaajuisesti.

Itse asiassa lääketieteelliset laitokset edustavat valtavasti uusia markkinoita 3D-tulostukselle. 3D-tulostusteollisuuden terveydenhuollon segmentin, joka sisältää hammaslääketieteen ja 3D-tulostetut lääkkeet, arvo on tällä hetkellä lähes 3 miljardia dollaria.

3D-tulostus sairaaloissa

Instituutioilla, kuten Mayo Clinicilla Minneissä ja VA-sairaaloissa valtakunnallisesti, on laajat 3D-tulostuslaboratoriot. Työ siellä on pääosin potilaskohtaista 3D-tulostusta lääketieteelliset mallit, kirurgiset koulutusvälineet ja ortopediset housunkannattimet. Lähitulevaisuudessa nämä sairaalat saattavat kuitenkin tulostaa potilaskohtaisia ​​implantteja 3D-tulosta PEEKissa kaikentyyppisiin leikkauksiin.

3D-tulostimen ja PEEK-filamentin käyttäminen tuo sairaaloille pitkän listan etuja, mutta sillä on silti huomattavia esteitä. Menetelmä, verrattuna perinteisiin lääkinnällisten laitteiden valmistustapoihin, eli koneistukseen ja ruiskuvaluun, voidaan tehdä paikan päällä hoitopisteessä. Tämä tarkoittaa nopeampia implantteja, alhaisempia kustannuksia ja tiiviimpää koordinaatiota kirurgin ja implantin valmistavien teknikkojen välillä.

Käyttämällä potilaan skannauksista ja röntgensäteistä saatuja tietoja sairaalat voivat tulostaa 3D-tulostuksen mukautetun implantin, joka sopii tarkasti vikatilaan.

Tutkimukset osoittavat, että potilaskohtaiset implantit lyhentävät leikkausaikaa, pienentävät infektioriskiä, ​​johtavat parempiin tuloksiin ja lyhentävät dramaattisesti sairaalahoidon kestoa. Implanttien 3D-tulostus tarpeen mukaan vapauttaa myös sairaalan joutumasta pitämään varastossa kalliita implantteja.

Vaikka toistaiseksi FDA:n hyväksymissä sairaaloissa ei ole valmistettu 3D-tulostettuja PEEK-implantteja, tilanne saattaa pian muuttua.

Saksalainen start-up, joka on erikoistunut 3D-tulostettuihin PEEK-kalloimplantteihin, Kumovis, sanoo saavansa päätökseen viimeiset esteet FDA:n hyväksymisprosessissa.

"Sairaaloiden paikan päällä tapahtuvassa 3D-tulostuksessa on paljon jännitystä ja projekteja, jotka ohjaavat tuotantoa hoitopisteessä ja näyttävät, mikä on mahdollista", sanoo Miriam Haerst, Kumovisin toinen perustaja ja toimitusjohtaja.

Etelä-Carolinassa sijaitseva 3D-järjestelmät, yksi maailman vanhimmista ja suurimmista 3D-tulostimien valmistajista, ilmoitti äskettäin suunnitelmistaan ​​ostaa Kumovis laajentaakseen metalli-implantit PEEK-implantteihin hoitopisteessä.

"Kun [3D-tulostus]-teknologiasta tulee entistä käyttäjäystävällisempää lääketieteen ammattilaisille, yhä useammat sairaalat pystyvät toteuttamaan kokonaisvaltaisia ​​ratkaisuja yksilölliseen leikkaukseen", sanoo Gautam Gupta, varatoimitusjohtaja ja 3D Systemsin lääkinnällisten laitteiden käytännön johtaja. "Tämä häiritsee olemassa olevia terveydenhuoltomalleja, parantaa hoidon laatua ja ennen kaikkea säästää enemmän ihmishenkiä."

Kumovis-kauppa sopii hyvin 3D Systemsin vakiintuneeseen terveydenhuoltoliiketoimintaan ja tuo uuden painopisteen lääketieteellisten implanttien tuotannon hajauttamiseen.

"Valmistuksen siirtäminen sairaaloihin tulee olemaan pelinmuutos implanttien saatavuudessa", Haerst sanoo.

Jotta sairaaloista tulee valmistajia, tarvitaan kuitenkin teknistä ja insinöörihenkilöstöä, sääntelyprosesseja sekä laitteita. Tämä voitaisiin hallita paikan päällä nykyisten lääkinnällisten laitteiden valmistajien yhteistyösopimuksella, Haerst sanoo.

PEEK Plastic vs. Titanium for Implants

PEEK:llä on ollut FDA:n hyväksyntä implanttimateriaalina jo vuosia koneistettaessa, mutta ei vielä 3D-tulostuksessa. Vaikka PEEK:ia käytetään nykyään useissa markkinoilla olevissa implanteissa selkärangan häkeistä nilkan niveliin, 3D-tulostetun PEEK:n on silti todistettava, että sillä on samat painonsieto- ja kulumisominaisuudet kuin jyrsityllä tai muovatulla PEEK:llä.

Kaiken kaikkiaan tällä bioyhteensopivalla materiaalilla on useita havaittuja etuja ruostumattomaan teräkseen ja titaaniin verrattuna: se on kevyt, läpäisee ultraääntä ja käytännössä näkymätön CT- ja MRI-skannauksille, mikä mahdollistaa paremman leikkauksen jälkeisen seurannan.

Vuosien varrella 3D-tulostettu titaani on saavuttanut mainetta paremman luun integroinnin ansiosta, ja suuret valmistajat, kuten Stryker, tulostavat joka vuosi tuhansia nivel- ja selkäistutteita 3D-tulosteella. Mutta PEEK on muuttunut, sanoo Marc Knebel, lääketieteellisistä järjestelmistä vastaava johtaja Evonik, joka valmistaa PEEK:ia 3D-tulostukseen sekä ruiskuvaluun ja jyrsintään.

"Nykyään PEEK voidaan suunnitella lisäaineilla uusien ominaisuuksien, kuten paremman osteointegraation" saamiseksi, Knebel sanoo. "Työskentelemme jo muutaman sairaalan kanssa [3D-tulostettujen implanttien] parissa. Ensimmäiset ovat aktiivisia seuraavan viiden vuoden aikana.

Leikkaussalin vieressä sijaitseva 3D-tulostuslaboratorio, joka on valmis tulostamaan potilastietojen perusteella suunniteltuja yksilöllisiä implantteja hetkessä, on vielä kaukana. Sääntelyesteitä on jäljellä, kliiniset tutkimukset ovat vielä kesken, ja sairaaloiden sisäänostojen rakentaminen vie aikaa. Tänään näemme kuitenkin, että innovaattorit ottavat ensimmäiset askeleet.