Additive Technology: Räätälöinnin aikakauden aloittaminen lääketeollisuudessa

Lääketeollisuuden taikuus: Additive Technology saapuu

Lääketieteen tekniikan kehittyessä kohti yksilöllistä ja täsmällistä hoitoa, additiivinen valmistus (3D-tulostus) muokkaa lääketeollisuuden diagnoosi- ja hoitomalleja joustavan räätälöinnin ja nopeiden prototyyppiominaisuuksiensa ansiosta.

Lääketieteelliset mallit: "Perspektiivi" sairauteen

Additiivisen teknologian keskeinen sovellus on lääketieteellisten mallien luominen. Ne toimivat "perspektiivinä" lääkäreille ja tarjoavat kolmiulotteisen kuvan kehon monimutkaisista sisäisistä rakenteista. Ortopediassa lääkärit käyttävät 3D-tulostusta muuttaakseen TT- tai MRI-skannauksista saadut digitaaliset lääketieteelliset kuvat tarkiksi fyysisiksi luumalleiksi.

Chongqingin yliopistollinen sairaala käytti aikoinaan 3D-tulostusta potilaan hoitoon, jolla oli korkea-paraplegia ja joka kärsi useista murtumista koko kehossaan putottuaan korkealta. Potilaan monimutkaisen tilan vuoksi jo olemassa oleva C3-lantionmurtuma vaati monimutkaisen lantion korjaavan leikkauksen hänen elämänlaadunsa parantamiseksi. Tämän suuren-riskin toimenpiteen edessä lääkärit käyttivät 3D-tulostusta jäljitelläkseen tarkasti potilaan lantion rakennetta ja luodakseen täyden-mittakaavan fyysisen mallin. Tällä 3D-navigointijärjestelmällä lääkintäryhmä pystyi suorittamaan täyden preoperatiivisen harjoituksen: he pystyivät simuloimaan murtumien vähentämisprosessia mallissa, räätälöimään sisäisen kiinnityslevyn murtuman morfologian perusteella ja suunnittelemaan tarkasti ruuvin kiinnitysreitin. 3D-tulostusmallitekniikan läpimurtojen ansiosta he saivat viime kädessä onnistuneesti päätökseen tämän haastavan leikkauksen.

Lääketieteellinen 3D-tulostustekniikka

Tällä 3D-mallilla on ainutlaatuinen rooli myös lääkärin-potilasviestinnässä. Perinteisesti diagnostiikassa esitetyt epämääräiset, kaksiulotteiset kuvat on muutettu konkreettisiksi, kolmiulotteisiksi-näytöiksi 3D-tulostettujen mallien avulla. Potilaat ja heidän perheensä voivat tarkkailla vauriota suoraan ja saada ainutlaatuisen näkökulman ihmisen anatomiaan. Tämä visuaalinen esitys paitsi syventää potilaiden ymmärrystä tilastaan, myös rakentaa sillan tehokkaalle kommunikaatiolle lääkäreiden ja potilaiden välillä, mikä mahdollistaa syvemmän ymmärryksen ja yhteistyön hoitosuunnitelmien kanssa.

Xinmai Medical Heart -malli

UnionTech käyttää SLA-tekniikkaa (Solid Light Amplification) -tekniikkaa, jolla voidaan torjua sydänkirurgiaan liittyviä suuria riskejä korkean -tarkkojen sydänmallien apuna auttamaan lääkäreitä leikkausta edeltävässä polun suunnittelussa. Tätä mallia on käytetty menestyksekkäästi monimutkaisissa toimenpiteissä, kuten aorttaläpän korvaamisessa, mikä vähentää merkittävästi intraoperatiivista epävarmuutta.

Lisäainetekniikka

Lääketieteelliset henkselit ja oppaat: "Invisible Assistants" kirurgiassa

Lääketieteelliset henkselit ja ohjaimet ovat myös välttämättömiä lääkinnällisissä laitteissa. He ovat kuin "näkymättömiä avustajia" leikkauksessa ja heillä on hiljaa tärkeä rooli. Ne ovat välttämättömiä diagnoosista hoitoon, kirurgisesta avusta potilaan toipumiseen.

Otetaan esimerkkinä pohjeluun rekonstruktio leuan leikkauksen opas Shanghain yhdeksännen kansansairaalan stomatologian osastolta. Alaleuan kasvaimet ovat yleisiä suu- ja leukakirurgiassa. Kasvaimen resektion jälkeen esiintyy usein alaleuan vaurioita, jotka vaikuttavat vakavasti potilaan kasvojen ulkonäköön ja toimintaan. Perinteinen fibulaarisen rekonstruktioleikkaus tehdään iholäpän poistamisen jälkeen, mikä vaikeuttaa alaleuan ääriviivojen tarkkaa rekonstruointia. Kuitenkin additiivisen tekniikan avulla kirurgit voivat käyttää erikoisohjelmistoja suunnitellakseen potilaan TT-tietoihin perustuvia alaleuan kasvainten leikkausohjaimia, alaleuan kannon ulkoisia kiinnitysliitosohjaimia, pohjeluun osteotomiaohjaimia sekä pohjeluun muotoilu- ja paikannusohjaimia.

Leikkauksen aikana kirurgi paljasti ensin alaleuan kasvaimen ja osteotomiaohjaimelle tarvittavan luun pinnan. Osteotomiaohjain asetettiin sitten ja osteotomia suoritettiin, mikä resekti alaleuan kasvain kokonaan. Alaleuan kannon ulkoista kiinnitysohjainta käytettiin sitten yhdistämään molemminpuoliset alaleuan kannot kasvaimen resektion jälkeen, mikä luo vakaan puristussuhteen. Vapaa fibulaarinen lihasläppä otettiin sitten talteen käyttämällä tavanomaisia ​​kirurgisia tekniikoita pedicle ehjänä. Fibulaarinen leikkausohjain asetettiin sitten osteotomiaa varten. Hienosäädön jälkeen fibulaarinen muotoiluohjain asetettiin, mitä seurasi pedicle katkaisu ja siirto alaleuan vaurioon. Hienosäädön- jälkeen fibulaarinen läppä kiinnitettiin sisäisesti alaleuan kantoon.

Tämä lähestymistapa parantaa merkittävästi kirurgisen tarkkuutta. Tutkimus, jossa verrattiin potilaita, joille tehtiin digitaalisia leikkausohjaimia tavanomaisen leikkauksen saaneisiin, osoitti, että fibulaarisen muotoilun aika ohjausryhmässä oli merkittävästi lyhyempi kuin kontrolliryhmässä, ja myös piikkiläpän keskimääräinen iskeeminen aika oli merkittävästi lyhyempi. Vertaamalla tutkimusryhmän tekemien todellisten leikkausten TT-rekonstruktioita simuloitujen leikkausten malleihin, keskimääräinen virhe leuan asennossa oli noin 1,5 mm. Potilaiden kasvojen ulkonäkö ja purentatoiminta palautuivat hyvin leikkauksen jälkeen.

Renji-sairaalan hermoneulaopas

UnionTech kehitti yhteistyössä professori Lü Jianwein tiimin kanssa neulaoppaan Nerve Needle Modulation Surgery (SNM) -leikkaukseen. Tämä potilaan CT-tietojen perusteella räätälöity opas ohjaa tarkasti neulan reitin leikkauksen aikana, mikä vähentää hermovaurion riskiä. Sitä käytetään tällä hetkellä laajalti urologiassa.

Kirurgiset oppaat tunnustetaan välttämättömiksi työkaluiksi tarkan leikkauksen suorittamisessa.

Lääketieteelliset implantit: "Räätälöidyt osat" ihmiskehoon

Lääketieteelliset implantit ovat kuin ihmiskehoon räätälöityjä "osia". Kun tietyt kudokset ovat vaurioituneet, niillä voi olla tärkeä rooli niiden korvaamisessa. Additiivinen valmistustekniikka on myös osoittanut ainutlaatuisia etuja lääketieteellisten implanttien valmistuksessa.

Titaaniseoksesta valmistetut implantit ovat yleinen lääketieteellisen implantin tyyppi. Otetaan esimerkiksi lonkkaimplantteja. Lonkka on lonkkanivelen keskeinen osa, joka sijaitsee lonkkaluun sivupinnan keskellä. Se on syvä, puolipallon muotoinen kovera rakenne, jonka halkaisija on noin 30-50 mm. Muees 430 -koneella voidaan valmistaa acetabulumia yhtenä kappaleena titaaniseoksesta käyttämällä additiivista valmistustekniikkaa. Tämä 3D{11}}tulostettu lonkkaimplantti voidaan räätälöidä potilaan erityistarpeiden mukaan. Puolalainen sairaala 3D{13}}tulosti lonkkaproteesin potilaalle, jolla oli komplikaatioita aiemmasta teräsproteesista. Lääkärit ottivat ensin röntgenkuvat-ja korkearesoluutioiset CT-kuvat luodakseen lantion ja lonkkanivelen 3D-mallin, joka arvioi potilaan lantionpohjan mahdolliset viat ja vammat. Insinöörien ja ortopedien kirurgien avulla implantti räätälöitiin tarkasti potilaan tarpeiden mukaan. Lisäksi tämän implantin acetabulum-komponentti on päällystetty titaanista, hiilestä ja silikonista koostuvalla-huokospinnoitteella, joka muistuttaa läheisesti potilaan luonnollista luurakennetta ja on antibakteerinen, mikä varmistaa luun kasvun implantin rakenteeseen ja auttaa potilasta toipumaan nopeasti.

Titaaniseoksesta valmistettujen implanttien lisäksi myös korkean lämpötilan -PEEK-implanteilla on tärkeitä sovelluksia. Kallon jälleenrakennusleikkauksen aikana lääkärit käyttävät CAD-ohjelmistoa suunnitellakseen mukautetun kallonkappaleen potilaan CT-skannaustietojen perusteella. Nämä kappaleet tulostetaan sitten 3D-tulostusmenetelmällä FDM-tekniikalla (fused deposition modeling) käyttämällä korkean -suorituskyvyn PEEK-materiaalia. PEEK tarjoaa erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, korkean-lämmönkeston, korroosionkestävyyden ja biologisen yhteensopivuuden ihmiskehon kanssa, mikä vähentää hylkimis- ja infektioriskiä, ​​kun sitä käytetään kallon rekonstruktiossa. Riippumattoman tutkimuksen ja teknologisen innovaation avulla Kangtuo Medical käyttää kehittynyttä lasersulatettua saostusprosessia PEEK-jauheen sulattamiseen ja kerrostamiseen kerros kerrokselta, saavuttaen onnistuneesti lisäainevalmistuksen PEEK-teknologian teollistumisen ja tukevan vahvasti kotimaisen lääkinnällisten laiteteollisuuden kehitystä.

Lääketieteelliset työkalut: lääketieteellisen innovaation uusi moottori

Lääketieteelliset työkalut, joita käytetään suoraan tai epäsuorasti ihmiskehoon, ovat ratkaisevassa asemassa lääketieteellisissä toimenpiteissä. Lisäysteknologia on mullistanut myös lääketieteellisten instrumenttien valmistuksen. Kirurgisia leikkaustyökaluja, vaskulaarisia stenttejä ja lääketieteellisiä liittimiä voidaan nyt valmistaa 3D-tulostuksen avulla.

Otetaan esimerkiksi rintojen aspiraatiosondi. Tätä minimaalisesti invasiivista kirurgista instrumenttia käytetään epäilyttävien rintavaurioiden biopsiaan ja hyvänlaatuisten rintavaurioiden minimaalisesti invasiiviseen poistoon. Sen tärkeimmät ominaisuudet ovat kolmion muotoinen leikkuureuna ja neulan kärki. Perinteisillä rintojen aspiraatiokoettimilla voi olla rajoituksia valmistuksessa. Lisäaineteknologialla, Muees 430 -koneella ja titaaniseoksella ne voidaan kuitenkin valmistaa vain 0,35 tunnissa. Tämä 3D-tulostettu rintojen aspiraatiosondi mahdollistaa tarkemman suunnittelun ja valmistuksen. Sen leikkaavan reunan ja neulan kärjen muoto voidaan optimoida erityistarpeiden mukaan, mikä parantaa pisto- ja leikkaustehokkuutta ja minimoi potilaan rintakudoksen vauriot. Lisäksi 3D-tulostus mahdollistaa yksilöllisen anturin räätälöinnin, mikä mahdollistaa kunkin potilaan rintojen rakenteeseen ja tilaan sopivimman anturin luomisen.

Toinen esimerkki on kyynärluun ja säteittäinen luulevy, jota käytetään kyynärluun murtumien korjaamiseen ja normaalin luun toiminnan palauttamiseen. Additiivisella valmistustekniikalla valmistetut kyynär- ja radiaaliluulevyt tarjoavat myös ainutlaatuisia etuja. Ne voidaan räätälöidä potilaan murtumakohdan muodon ja koon mukaan, jolloin ne sopivat paremmin luuhun ja tarjoavat vakaamman kiinnityksen. Muees 430 -koneella kyynärluun ja säteittäinen luulevy valmistettiin titaaniseoksesta. Näytteen mitat olivat 60 x 31 x 7,7 mm ja tulostusaika 0,63 tuntia . 3D-painetut kyynärluulevyt ja säteittäiset luulevyt voidaan myös rakenteellisesti optimoida riittävän lujuuden varmistamiseksi samalla, kun paino pienenee ja potilaalle aiheutuu taakkaa.

Lääketieteellinen hammaslääketiede: "henkilökohtainen" suun terveys

Hammaslääketieteen alalla additiivinen valmistustekniikka johtaa innovaatioaaltoa yksilölliseen diagnoosiin ja hoitoon. Perinteisten silikonimuottien-ottoprosessien valmistuminen kestää usein kolme päivää. Nyt intraoraalisen 3D-skannauksen ja lisävalmistustekniikan yhteisinnovoinnin ansiosta koko muotinvalmistusprosessi- on lyhennetty vain kahteen tuntiin. Tämä teknologinen läpimurto ei ainoastaan ​​lisää tehokkuutta, vaan myös digitaalisen mallinnuksen avulla vältetään mahdolliset muodonmuutosvirheet, jotka liittyvät manuaaliseen jäljennökseen-, jolloin suun rakenteelliset piirteet taltioidaan täysin mikroni{7}}tarkkuudella.

Tarkkoja digitaalisia malleja hyödyntäen lääkärit voivat hyödyntää älykästä suunnittelualustaa säätääkseen kokonaisvaltaisesti täytteen purentarakennetta, morfologisia mittasuhteita ja esteettisiä yksityiskohtia. Esimerkiksi 3D-tulostus voi mukauttaa täydellisesti täydelliset hammasproteesipohjat potilaan ainutlaatuiseen suun fysiologiaan, jolloin saavutetaan saumaton siirtyminen täytteen ja pehmytkudoksen välillä. Erityisen nerokas 3D-tulostus voi jäljitellä luonnollisen hammaskiilteen kiiltomuutoksia ja tekstuuriyksityiskohtia restauraatiopinnalla ja luoda suun restaurointiratkaisun, jossa yhdistyvät toiminnallisuus ja biomimeettinen estetiikka.

Näkymättömän oikomishoidon teknologiset läpimurrot ovat myös virstanpylväitä. Verrattuna perinteisiin metallikiinnikkeisiin liittyvään visuaaliseen rasitukseen ja vieraiden esineiden tunteeseen, 3D-tulostusteknologialla valmistetut läpinäkyvät kohdistuslaitteet tuovat saumattoman oikomishoidon uuden aikakauden. Jokainen kohdistuslaite on muotoiltu yksilöllisesti potilaan hampaiden 3D-mallin perusteella, mikä säilyttää lähes näkymätön ja mahdollistaa hampaiden asteittaisen liikkeen tarkkojen mekaanisten laskelmien avulla. Tämä innovatiivinen hoitoratkaisu ei ainoastaan ​​lisää mukavuutta, vaan myös merkittävästi lisää potilaiden luottamusta ja jatkuvaa hoitomyöntyvyyttä.