• en
  • de
2020-08-24

Endoprotezy 3D dla branży medycznej

Zabiegi wszczepiania endoprotez przeprowadzane są w przypadku zwyrodnienia stawów. Taki stan pacjenta powoduje ból i często uniemożliwia swobodne poruszanie się. Ratunkiem dla takich osób oraz szansą na powrót do sprawności są operacje polegające na zastąpieniu zniszczonego stawu endoprotezą. Protezy na wymiar mogą już powstawać dzięki oprogramowaniu CAD i zaawansowanym drukarkom 3D.

Czy wydrukowane endoprotezy są bezpieczne?

Drukowanie protez i endoprotez przeznaczonych do wykorzystania w ciele człowieka z użyciem drukarek 3D wydaje się futurystyczną wizją przyszłości. A jednak w wielu ośrodkach medycznych na całym świecie są one już w użyciu. Choć nie są one jeszcze stosowane na szeroką skalę, to z pewnością zmieni się to już wkrótce.

Czytaj także: Druk 3D w medycynie

O ile protezy kończyn wydrukowane na drukarce 3D nie funkcjonują w ustroju ciała człowieka, o tyle wszczepiana w miejsce zniszczonego stawu endoproteza już tak. Pojawia się problem, czy jest ona bezpieczna? Protezy drukowane w technologii 3D nie są uznane za wyrób medyczny, dlatego nie mają odpowiednich atestów potwierdzających bezpieczeństwo ich używania czy certyfikatów dla materiałów, z których zostały wykonane.

Jednak drukowane implanty 3D kości, w tym endoprotezy stawów biodrowych, wykonane są nieco inaczej. Powstają one z materiałów, które wyróżniają się wysoką wytrzymałością. Są zdolne do przenoszenia bardzo dużych obciążeń, a jednak mają niewielką wagę. Proteza biodra w 3D wykonana jest z tytanu, który w warunkach ciała człowieka jest otaczany przez warstwę dwutlenku węgla, powstającego dzięki uwalnianiu tlenu zawartego w tkance kostnej. Dzięki temu odkłada się na wszczepie nowa, mineralizująca się tkanka kostna, tworząca mocowanie implantu, zamiast wykorzystywanego dotychczas cementu kostnego.

Jakie korzyści niesie zastosowanie technologii 3D do produkcji implantów?

Wydruki 3D w formie spersonalizowanych implantów stosowane są coraz częściej podczas operacji w różnych ośrodkach medycznych, również w Polsce. Wszystko dlatego, że technologia 3D stwarza szerokie możliwości zaprojektowania idealnie dopasowanego implantu ortopedycznego, który ma stanowić substytut dla kości pacjenta.

Czytaj także: Implanty 3D w służbie medycznej

Wystarczy wykonać skan dotychczasowych kości pacjenta, a następnie przenieść go do programu komputerowego. Modelowanie 3D umożliwia właściwe zaprojektowanie docelowego implantu, który jest drukowany jako prototyp w pierwszej fazie planowania operacji, a później wykonuje się doskonale dopasowany implant 3D medyczny z wykorzystaniem drukarki w technologii addytywnej. Drukowanie 3d przyspiesza wykonanie implantu do wszczepienia. Docelowo jest on wytrzymały, przyjazny dla środowiska ustrojowego w ciele człowieka, a wykorzystanie w nim tytanu powoduje, że tkanka kostna może na nim narastać i uzupełniać wszczep. Drukarka 3D pozwala dziś na zaprojektowanie implantu w taki sposób, by tkanka kostna mogła w niego wniknąć, dlatego nie ma potrzeby wymiany np. endoprotezy po pewnym czasie.

Zastosowanie implantów 3D w medycynie

Medycyna korzysta z roku na rok w coraz większym stopniu z implantów 3D. Powstają endoprotezy biodra wydrukowane na drukarkach 3D medycznych, implanty zębów, protezy kończyn, jak i nawet skomplikowane fragmenty twarzy czy innych elementów ciała człowieka, które pozwalają lekarzom na zaplanowanie i przeprowadzenie skomplikowanych operacji. Słynne są już zaawansowane protezy ręki, które wykonane są w ten sposób, że są one w stanie odczytywać fale mózgowe użytkownika i pozwalają na ruch całej ręki, dłoni i palców. Implanty kości drukowane bezpośrednio podczas operacji w przyszłości zrewolucjonizują zabiegi ortopedyczne na świecie.

Czym różni się wydrukowana endoproteza od konwencjonalnej?

Można zastanawiać się, czym właściwie różni się endoproteza biodra w 3D od endoprotezy konwencjonalnej? Przede wszystkim tym, że druk 3D umożliwia stworzenia implantów „na miarę”. Są one zamawiane indywidualnie dla pacjentów i wykonywane na podstawie przeprowadzanych badań obrazowych. Implant jest drukowany w technologii 3D z tytanu, podobnie jak proteza konwencjonalna, ale do osadzenia go w ciele pacjenta nie używa się cementu kostnego. Do zakotwiczenia endoprotezy wykorzystuje się wkręty kostne, które dają szansę na osteointegrację do naturalnej kości pacjenta.

Koszt wydruku endoprotezy

 Co ciekawe koszt druku 3D w przypadku wydruku endoprotez pozwala na obniżenie kosztów ich produkcji, a już zwłaszcza przy dopasowaniu ich do indywidualnych wymagań pacjenta. Z tego względu spersonalizowane endoprotezy można będzie wszczepiać bez konieczności znacznego podwyższania kosztów całego zabiegu. Wręcz przeciwnie, koszty mogą spaść.