3D-друк готовий до вирішення пластикових імплантатів

Після нещасного випадку, в результаті якого 40-річна жінка в Швеції отримала серйозну травму голови наприкінці минулого року, вона отримала 3D-друкований імплантат із пластику під назвою PEEK, щоб відремонтувати її череп.

Це був перший раз, коли лікарня розробила та надрукувала 3D імплантат такого роду на місці, і це могло стати поворотним моментом для 3D-друку в медичній допомозі.

«Наскільки нам відомо, ми перші в світі, хто виготовив 3D імплантати повністю в лікарні, а це означає, що імплантати будуть краще адаптовані до пацієнтів з самого початку», – каже Ейнар Хайберг Брандт, інженер з клінічної фізіології. в університетській лікарні Сконе, Швеція. «Це призведе до швидших хірургічних операцій і менше ускладнень».

Внутрішньолікарняний 3D-друк все ще знаходиться на початковій стадії, але, погоджуються експерти галузі, є багатообіцяючим. Хоча 3D-друк використовується в охороні здоров’я більше десяти років для виробництва імплантатів з титану та нержавіючої сталі, пластик PEEK розширює можливості для технології перейти з цехів виробників медичних пристроїв до лабораторій у лікарнях і клініках по всьому світу.

Насправді медичні установи представляють собою величезний новий ринок для 3D-друку. Сегмент охорони здоров’я в індустрії 3D-друку, який включає стоматологічні та 3D-друковані фармацевтичні препарати, на даний момент оцінюється майже в 3 мільярди доларів.

3D друк в лікарнях

Такі установи, як клініка Мейо в Мінне та лікарні Вірджинії по всій країні, мають великі лабораторії 3D-друку. Робота там переважно надрукована на 3D-друкі для конкретного пацієнта медичні моделі, хірургічні навчальні інструменти та ортопедичні брекети. Однак у недалекому майбутньому ці лікарні можуть надрукувати 3D-друк специфічних для пацієнтів імплантатів у PEEK для всіх типів операцій.

Використання 3D-принтера та філаменту PEEK приносить лікарням довгий список переваг, але все ще має значні перешкоди. Цей метод, якщо порівнювати з традиційними способами виготовлення медичних пристроїв, а саме механічною обробкою та литтям під тиском, можна виконувати на місці в пункті надання допомоги. Це означає швидші імплантати, менші витрати та тіснішу координацію між хірургом і техніками, які виготовляють імплантат.

Використовуючи дані пацієнта зі сканування та рентгенівських променів, лікарні можуть надрукувати 3D імплантат, який точно вписується в простір дефекту.

Дослідження показують, що специфічні для пацієнта імплантати скорочують час операції, зменшують ризик зараження, призводять до кращих результатів і різко скорочують тривалість перебування в лікарні. 3D-друк імплантатів за потреби також позбавляє лікарню від необхідності тримати під рукою інвентар дорогих імплантатів.

Хоча на сьогоднішній день не існує імплантатів PEEK, надрукованих на 3D-друкі, які виробляються в лікарнях, затверджених FDA, незабаром це може змінитися.

Німецький стартап, що спеціалізується на 3D-друкованих імплантатах черепа PEEK, Кумовіс, каже, що завершує останні перешкоди в процесі затвердження FDA.

«Звичайне хвилювання викликає 3D-друк на місці в лікарнях, а також проекти, які стимулюють виробництво на місці догляду та показують, що можливо», – каже Міріам Хаерст, співзасновник і співвиконавчий директор Kumovis.

Базується в Південній Кароліні Системи 3D, один із найстаріших і найбільших виробників 3D-принтерів у світі, нещодавно оголосив про свої плани придбання Kumovis, щоб металеві імплантати на імплантати PEEK у місці надання допомоги.

«Оскільки технологія [3D-друку] стане більш зручною для медичних працівників, все більше лікарень зможуть впроваджувати комплексні рішення для персоналізованої хірургії», — говорить Гаутам Гупта, віце-президент і генеральний менеджер практики медичних пристроїв 3D Systems. «Це порушить існуючі моделі охорони здоров’я, покращить якість медичної допомоги і, що найважливіше, врятує більше життів».

Придбання Kumovis добре вписується в усталений бізнес 3D Systems у сфері охорони здоров’я та додає новий акцент на децентралізацію виробництва медичних імплантатів.

«Перенесення виробництва до лікарень змінить правила гри, коли мова заходить про доступність імплантатів», — каже Хаерст.

Однак для того, щоб лікарні стали виробниками, потрібен технічний та інженерний персонал, нормативні процеси, а також обладнання. Нинішні виробники медичних пристроїв можуть керувати цим на місці в угоді про співпрацю, каже Хаерст.

PEEK Пластик проти Титану для імплантатів

PEEK був схвалений FDA як матеріал для імплантатів протягом багатьох років під час механічної обробки, але ще не під час 3D-друку. Незважаючи на те, що PEEK використовується в багатьох імплантатах, представлених на ринку сьогодні, від клітин хребта до гомілковостопних суглобів, PEEK, надрукований на 3D-друкі, все ще має довести, що він має такі ж характеристики ваги та зносу, що й фрезерований або формований PEEK.

Загалом, цей біосумісний матеріал має ряд переваг перед нержавіючої сталлю та титаном: він легкий, проникний для ультразвуку та практично невидимий для КТ та МРТ, що забезпечує кращий післяопераційний моніторинг.

За ці роки титан, надрукований на 3D-друкі, завоював репутацію кращої інтеграції кісток, а тисячі імплантатів суглобів і хребта щороку друкуються на 3D-друку великими виробниками, такими як Stryker. Але PEEK змінився, каже Марк Кнебель, керівник відділу медичних систем Евонік, яка виробляє PEEK для 3D-друку, а також лиття під тиском і фрезерування.

«Сьогодні PEEK може бути розроблений з добавками, щоб отримати нові функції, такі як краща остеоінтеграція», — говорить Кнебель. «Ми вже працюємо з кількома лікарнями над [3D-друкованими імплантатами]. Перші запрацюють протягом наступних п’яти років».

До лабораторії 3D-друку, розташованої поруч із операційною, готової виробляти індивідуальні імплантати, розроблені на основі даних пацієнтів, ще далеко. Регуляторні перешкоди залишаються, клінічні дослідження все ще тривають, а підтримка лікарень потребує часу. Проте сьогодні ми бачимо, як інноватори роблять перші кроки.