3D הדפסה רפואית: אולי אנחנו לא צריכים לחיות האורגנים

אם אתה רוצה לשאול מה היא ההדפסה הנפוצה ביותר 3D בתעשייה הרפואית, אז זה טבעי לספור גפיים ואיברים.

בגוף האדם, הטבע החלופי ביותר הוא הגפיים, השיניים וכדומה. הפונקציות העיקריות של חלקים אלה מסייעות לפעולות ולחייהם של אנשים, והתפקודים שלהם הם בודדים, ולכן המבנה פשוט יחסית. יתר על כן, חוסר השלמות של הגפיים מבחינה תיאורטית בקושי יש השפעה משמעותית על חיי אדם. לכן, תותבות תותבות הם נפוצים, ברגע טכנולוגיית ההדפסה 3D מופיע, זה מוחל באופן טבעי על שדה זה.

כיום בחיים, טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית של 3D היא מאוד בוגרת והיא כבר בשימוש נרחב. ילדה באנגליה יש 3D כף היד, מהגר עבודה יש גולגולת, ואפילו את CSIRO החברה האוסטרלית יכול להתאים החזה טיטניום צלעות ליצור חזה 3D.

מחקר שנערך לאחרונה הראה לנו גם את האפשרות של שילוב AI ו -3 D הדפסה. צוות חוקרים באוניברסיטת קליפורניה בברקלי ומעבדת השיניים Shuliwell בנו רשת עימות אוניברסלית (GAN) כדי ליצור באופן אוטומטי עיצובי כתר חדשים. זה מנבא את הצורה של הכתר החדש מבוסס על סריקה של שיניים חסרות. ראשית, הצד של המנדית חסר השן נסרק כדי לייצר תמונה 2D. לאחר מכן, סרקו את הצד השני של הלסתות. GAN מבין את המרחק בין השיניים החסרות וממלא את הפער בתלת מימד עם עיצוב כתר חדש.

זה יכול להיות צפוי כי עם דיוק של מודלים GAN, הדפסה 3D בעתיד יהיה יותר בקנה אחד עם מאפיינים פיזיולוגיים אנושיים אוריינטציה תפקודית. לדוגמה, את הבעיה של קבלת חלל ניתן לפתור טוב יותר, כך ההתקנה של תותבת הוא יותר נוח.

אם ההדפסה של איברים, שיניים וכו 'קל, אז איבר ההדפסה 3D עשוי להיות קשה. ומחקר קשור מתבצע גם באופן מסודר.

הקושי של איברי הדפסה תלת-ממדיים נובע ממספר גדול של כלי דם בתוכם, וארגון כל איבר שונה גם הוא. לדוגמה, המוח מורכב בעיקר ממספר רב של רקמות עצב. יש עדיין קשיים טכניים גדולים בהשגת דפוס וטיפוח של רקמות עצביות.

אבל החדשות הטובות הן כי הכבד 3D כבר מודפס ושרד. חברת הביוטכנולוגיה האמריקאית Organovo השתמשה בתא טכנולוגיית הדפסה תלת מימדית כדי להדפיס את רקמת התא הדרושה על ידי הכבד בתא התרבות של התא. לאחר היותו מתורבת בכלי, הוא יכול להיות גדל לתוך כבד בצורת נורמלי השתיל לגוף האדם. עם זאת, התאים של הכבד הזה לאבד את פעילותם לאחר הדפוס ולהיות תאים מתים.

בנוסף לכבד, גם איברים כמו הכליות והלבלב נלמדים. חוקרים מאמינים כי זה לוקח לפחות 10 שנים כדי להשיג באמת תפקודית נייד 3D איברים מודפסים. לפיתוח של השתלת איברים האדם, 10 שנים הוא לא ארוך, אבל לא קצר מדי. ברגע שהטכנולוגיה הזאת תהפוך למציאות, השינויים שהיא מביאה יהיו מהפכניים: אנשים הזקוקים לניתוח לא יצטרכו למות ביאוש כי הם לא יכולים לחכות לאיברים חיים, ואיברים יהפכו למוצרים שיכולים לייצר המוני. תהיה לכך השפעה חיובית על פתרון המחסור באיברים חיים, הארכת חיי אדם ואפילו יצירת שרשרת תעשייתית חדשה של אספקת איברים.

ניתוח יכול לחזור: מ "חד פעמיות" ל "חוזרים"

הדפסה תלת מימדית יישום נוסף בעל יתרון מוחלט בתחום הרפואי הוא ניתוח מסייע.

ניתוח הוא משימה מסוכנת מאוד, במיוחד עבור עיבוד פנימי של איברים פנימיים כגון איברים פנימיים. במשך אלפי שנים, הרופאים כבר ללא הרף רודף כיצד לשפר את שיעור ההצלחה של ניתוח ולשפר את איכות החיים של המטופלים.

בתחילה, כאשר אין מכשיר רפואי חזותי, אם לרופאים יש בעיה עם חלק מסוים, הם יכולים רק לפתוח את הגוף הראשון, ולאחר מכן לחקור את המיקום של הנגע לבצע את הניתוח. בתהליך זה, הרופאים מסתמכים על הניסיון המצטבר שלהם כדי לאתר במדויק. עם זאת, גוף האדם הוא שונה. תחת תמיכה של מכשירים וציוד אלקטרוני, הרופאים יכולים לקבוע את נגעים באמצעים טכניים לפני הניתוח. הדיוק של הניתוח השתפר מאוד לעומת החוויה.

בין אם זה ראשוני "סכין אחת ישר" או ברכה המכשיר החזותי, ניתוח יש תכונה אחת ברורה: חד פעמי.

עם הופעתו של טכנולוגיית ההדפסה 3D, ניתוח החלה תכונה נוספת: הדירות.

מנתחים במרכז הרפואי צפון הקהילה בשיקגו ביצע לאחרונה ניתוח על המטופל הגידול במוח, המהווה את הטכנולוגיה 3D. באופן כללי, את הפרטים של המוח לא ניתן לראות בעין בלתי מזוינת, אשר מוסיף הרבה סיכון להסרת גידולים במוח. לאחר שהמוח נסרק והמיקום של הגידול נקבע, הרופאים הקימו מודל לחולה תלת-ממדי. לאחר מכן, באמצעות מודל זה, הרופאים יכולים לראות אזורים אחרים של המוח מלבד גידולים, ולדעת את כל האזור של הניתוח. והכי חשוב, באמצעות בניית מודל המוח, הם יכולים לבצע תרגילי סימולציה מרובים לפני הניתוח בפועל כדי להתמודד עם כל מקרי חירום אפשריים, תוך הימנעות לגעת באזורים הבריאים של המוח שעלולים להיפגע בטעות. .

סין עשתה גם פריצות דרך טכנולוגיות בניתוח ביישומים להדפסה תלת מימדית. בחודש שעבר, המרכז לב וכלי הדם של בית החולים השני של אוניברסיטת נאנג 'ינג רפואי השתמשו בטכנולוגיה של הלב המודפס 3D לשכפל את הלב של חולה לב, לגלות את המבנה הווסקולרי המורכב בלב ומדמה הליכים כירורגיים שונים. לבסוף, תוכנית כירורגית הטוב ביותר פותח והתקדם בצורה חלקה.

לאחר מכן, כאשר הניתוח משתנה מ "פטיש אחד לקול" לאמצעי רפואי שניתנים לבדיקה, זה ללא ספק ישפר מאוד את שיעור ההצלחה של הניתוח ויפחית את הסיכון. מצד שני, באמצעות סימולציה חוזרת ונשנית של הליך כירורגי, המומחיות התפעולית של הרופא גם יגדל, זמן הניתוח יקוצר מאוד, והחולה גם ימנע סבל יותר המבצע.

חוצה את הגבעות, אתה צריך ללכת רוח

בנוסף, טכנולוגיית הדפסה 3D יהיה אפילו בשימוש בתעשיית התרופות כדי להשיג את האפשרות של חולים הדפסת סמים על פי דרישה; ביצוע ציוד שיקום כגון רפידות אורתופדיות, אביזרי שמיעה; הדפסת שתלים כגון עצמות. ניתן לומר כי טכנולוגיית ההדפסה 3D משפיע על הכיוון של התעשייה הרפואית בכל ההיבטים.

עם זאת, טיפול רפואי 3D אינו מושלם, ויש עדיין כמה בעיות בקידום שלה.

1. בעיות מהותיות. במקרים כירורגיים קודמים, היו לעיתים קרובות בעיות עם שתלים בגוף שגרמו לחולה לסבול כאב משני, או בעיות עם השתל, או נזק לגוף האדם הנגרם על ידי השתל. לאחר מכן, כמו הטכנולוגיה המתעוררים, טכנולוגיית הדפסה 3D צריך גם לשקול את הבעיה. אם זה רק להדפסה, זה יכול להיות קצת קטן בשביל זה. אם זה יכול לחקור חומרים שמתאימים יותר לגוף האדם, זה יהיה גם להיות חלק חשוב של גורל הטכנולוגיה.

2. מסחור קידום בעיות. אם טכנולוגיה היא רק אגרטל, גורלה חייב להיות ארוך טווח. ואז, עבור הדפסה 3D, זה עדיין קיים בבתי חולים מסוימים עם עוצמה פיננסית חזקה. הציוד הממוצע של הדפסה תלת-ממדית בשוק הוא מאות אלפי דולרים, ועלות הציוד בבתי החולים עם דרישות דיוק גבוהות גבוהה יותר. לדוגמה, הדרישות הרפואיות של דיוק הדפסה תלת-ממדית, כלי הדם בכבד התלת-ממדי שהודפס על ידי יצרן יפני נראים בבירור, והציוד שמשיג דיוק כזה הוא בדרך כלל בלתי מקובל על בתי החולים. לכן, חיזוק המחקר והפיתוח של הטכנולוגיה והפחתת עלויות הציוד עשוי להיות גורם מפתח לקידום השוקע המהיר שלה.

3. הדפס את האנרגיה הקינטית של האורגן. נכון לעכשיו, למרות הכבד קצרת ניתן ליצור על ידי תאים על גבי, זה לא פונקציה זה לא אומר שיש לו תפקוד הכבד. למעשה, הסביבה כגון כלי אינו דומה לגוף האדם, כך יהיו הבדלים בדיקות פרמקולוגיות. בנוסף, כיצד להפוך את כלי הדם כי הובלה חמצן וחומרים מזינים נשאר בעיה. אם בעיה זו לא נפתרה, התאים לא ישרדו במשך זמן רב. בנוסף, זה איבר הדפסה 3D גם להתמודד עם הבעיה של דחיית גוף האדם בעתיד. האם זה טוב יותר להסתגל לגוף מאשר האיבר החי הנוכחי, או שזה לא מקובל? כולנו לא ידועים.

וברגע שאורגן מעורב, מישהו ידבר על נושאים אתיים. עם זאת, מאז זה כדי להציל חיים טוב יותר, המחלוקת של הנושא הזה לא צריך להיות קשה במיוחד.

הדפסה 3D הוא עדיין דבר חדש עבור התעשייה הרפואית. מצאנו שבכל פעם שנוצרת טכנולוגיה חדשה, התעשייה הרפואית לא יכולה לחכות לנסות אותה. היבט זה משקף את המגוון והמורכבות של נושאים רפואיים, ומצד שני משקף כבוד אנושי ויראת כבוד לחיים. וכבוד זה לחיים יהיה גם כוח מניע בלתי נדלה עבור מתרגלים רפואיים להשתמש בטכנולוגיה כדי לחצות את הגבעות.