3D tlač je pripravená zvládnuť plastové telové implantáty

Po nehode, pri ktorej koncom minulého roka vo Švédsku utrpela 40-ročná žena masívne zranenie hlavy, dostala 3D vytlačený implantát vyrobený z plastu s názvom PEEK na opravu lebky.

Bolo to prvýkrát, čo nemocnica navrhla a 3D vytlačila implantát tohto druhu priamo na mieste, a mohlo by to byť zlomovým bodom pre 3D tlač v lekárskej starostlivosti.

„Pokiaľ vieme, sme prví na svete, ktorí vyrábajú 3D implantáty úplne v nemocnici, čo znamená, že implantáty budú od začiatku lepšie prispôsobené pacientom,“ hovorí Einar Heiberg Brandt, lekársky inžinier z klinickej fyziológie. v univerzitnej nemocnici Skåne vo Švédsku. "To povedie k rýchlejším operáciám a menšiemu počtu komplikácií."

3D tlač v nemocniciach je stále v počiatočných štádiách, ale je veľmi sľubná, zhodujú sa odborníci z odvetvia. Aj keď sa 3D tlač používa v zdravotníctve už viac ako desať rokov na výrobu implantátov z titánu a nehrdzavejúcej ocele, plast PEEK rozširuje možnosti, aby sa technológia presunula z dielní výrobcov zdravotníckych pomôcok do laboratórií v nemocniciach a klinikách po celom svete.

Zdravotnícke zariadenia v skutočnosti predstavujú obrovský nový trh pre 3D tlač. Zdravotnícky segment priemyslu 3D tlače, ktorý zahŕňa dentálne a 3D tlačené liečivá, má v súčasnosti hodnotu takmer 3 miliardy USD.

3D tlač v nemocniciach

Inštitúcie, ako je klinika Mayo v Minne a nemocnice VA po celej krajine, majú rozsiahle laboratóriá 3D tlače. Práce sú väčšinou vytlačené 3D tlačou špecifickou pre pacienta lekárske modelychirurgické tréningové nástroje a ortopedické strojčeky. V nie príliš vzdialenej budúcnosti však tieto nemocnice môžu byť 3D tlačou implantátmi špecifickými pre pacienta v PEEK pre všetky typy operácií.

Používanie 3D tlačiarne a vlákna PEEK prináša nemocniciam dlhý zoznam výhod, pričom má stále značné prekážky. Metóda, v porovnaní s tradičnými spôsobmi výroby zdravotníckych pomôcok, konkrétne obrábanie a vstrekovanie, môže byť vykonaná na mieste v mieste starostlivosti. To znamená rýchlejšie implantáty, nižšie náklady a užšiu koordináciu medzi chirurgom a technikmi vyrábajúcimi implantát.

Pomocou údajov pacienta zo skenov a röntgenových lúčov môžu nemocnice 3D vytlačiť vlastný implantát, ktorý presne zapadne do priestoru defektu.

Štúdie ukazujú, že implantáty špecifické pre pacienta skracujú čas operácie, znižujú riziko infekcie, vedú k lepším výsledkom a dramaticky skracujú dĺžku pobytu v nemocnici. 3D tlač implantátov podľa potreby tiež odbremení nemocnicu od nutnosti mať po ruke inventár drahých implantátov.

Hoci k dnešnému dňu neexistujú žiadne 3D tlačené implantáty PEEK vyrábané v nemocniciach schválených FDA, čoskoro sa to môže zmeniť.

Nemecký start-up špecializujúci sa na 3D tlačené implantáty lebky PEEK, Kumovis, hovorí, že dokončuje posledné prekážky v procese schvaľovania FDA.

„Ohľadom 3D tlače na mieste v nemocniciach a projektov, ktoré poháňajú výrobu v bode starostlivosti a ukazujú, čo je možné, je veľa vzrušenia,“ hovorí Miriam Haerst, spoluzakladateľka a spoluriaditeľka spoločnosti Kumovis.

So sídlom v Južnej Karolíne Systémy 3D, jeden z najstarších a najväčších výrobcov 3D tlačiarní na svete, nedávno oznámil svoje plány na získanie spoločnosti Kumovis s cieľom rozšíriť kovové implantáty na implantáty PEEK v mieste starostlivosti.

„Keďže sa technológia [3D tlače] stáva užívateľsky prívetivejšou pre zdravotníckych profesionálov, čoraz viac nemocníc bude môcť implementovať komplexné riešenia pre personalizovanú chirurgiu,“ hovorí Gautam Gupta, viceprezident a generálny riaditeľ pre medicínske zariadenia 3D Systems. "To naruší existujúce modely zdravotnej starostlivosti, zlepší kvalitu starostlivosti a predovšetkým zachráni viac životov."

Akvizícia Kumovis pekne zapadá do etablovaného zdravotníckeho biznisu 3D Systems a pridáva nové zameranie na decentralizáciu výroby lekárskych implantátov.

„Presun výroby do nemocníc bude znamenať zmenu hry, pokiaľ ide o dostupnosť implantátov,“ hovorí Haerst.

Aby sa nemocnice stali výrobcami, vyžaduje si to technický a inžiniersky personál, regulačné procesy a vybavenie. To by sa mohlo riadiť na mieste v rámci dohody o spolupráci so súčasnými výrobcami zdravotníckych pomôcok, hovorí Haerst.

PEEK Plast vs. titán pre implantáty

PEEK má schválenie FDA ako materiál na implantáty už roky, keď je opracovaný, ale ešte nie pri 3D tlači. Hoci sa PEEK v súčasnosti používa v mnohých implantátoch na trhu od miechových klietok až po členkové kĺby, 3D vytlačený PEEK stále musí preukázať, že má rovnakú nosnosť a opotrebovanie ako frézovaný alebo lisovaný PEEK.

Celkovo má tento biokompatibilný materiál oproti nehrdzavejúcej oceli a titánu niekoľko vnímaných výhod: je ľahký, priepustný pre ultrazvuk a prakticky neviditeľný pre CT a MRI skeny, čo umožňuje lepšie pooperačné monitorovanie.

V priebehu rokov si 3D vytlačený titán získal reputáciu pre lepšiu integráciu kostí a tisíce kĺbových a chrbticových implantátov sú každoročne 3D vytlačené veľkými výrobcami, ako je Stryker. Ale PEEK sa zmenil, hovorí Marc Knebel, vedúci medicínskych systémov v Evonik, ktorá vyrába PEEK pre 3D tlač a tiež vstrekovanie a frézovanie.

"Dnes môže byť PEEK navrhnutý s prísadami, aby získal nové funkcie, ako je lepšia osteointegrácia," hovorí Knebel. „Už pracujeme s niekoľkými nemocnicami na [3D tlačených implantátoch]. Prvé budú aktívne v priebehu nasledujúcich piatich rokov.“

Laboratórium 3D tlače, ktoré sa nachádza vedľa operačnej sály a je pripravené okamžite chrliť individualizované implantáty navrhnuté z údajov pacienta, je ešte ďaleko. Regulačné prekážky zostávajú, klinické štúdie stále prebiehajú a budovanie nákupu zo strany nemocníc bude nejaký čas trvať. To, čo dnes vidíme, sú však prvé kroky inovátorov.