Как технология 3D-печати повлияла на качество медицинского обслуживания

3D-печать — одна из важнейших и передовых отраслей для медицины. Благодаря аддитивным технологиям пациенты получают импланты и протезы. Врачи могут получить копии человеческих органов, чтобы на них отработать навыки и лучше подготовиться к операции. В этой статье мы расскажем о том, как 3D-печать используют медики и какую роль в этом играет MJF-технология.

Как в медицине используют 3D-печать

Напечатать на 3D-принтере можно все: мебель, инструменты, корпуса, детские игрушки и даже жилые дома. Технологию используют и в медицине. С помощью аддитивных технологий печатают протезы, ортезы, имплантаты, прототипы человеческих органов, ортопедические корсеты и учебные модели. Расскажем об этом подробнее.

Стоматологи. Чаще всего 3D-печать используют в стоматологии. Врачи делают 3D-сканирование ротовой полости и на 3D-принтере  изготавливают протезы, точно соответствующие анатомии пациента. Используя прототипы челюстей пациентов, врачи создают виниры, коронки и элайнеры. Это освобождает заказчиков от необходимости несколько раз посещать стоматолога, чтобы доработать изделия. Достаточно использовать напечатанный прототип челюсти. Поэтому процедура протезирования стала быстрее и менее болезненной для пациента.

Ортопеды. 3D-печать очень популярна в ортопедической отрасли. Например, ее используют для печати индивидуальных ортопедических корсетов. Как правило, их изготавливают для лечения сколиоза у детей. 3D-печать дает возможность сделать легкий, практичный и незаметный под одеждой корсет.

Импланты. 3D-печать позволяет создавать части тела под конкретного пациента. Например, бедренный, коленные и плечевые суставы. Импланты изготавливают из биосовместимых металлов (титан, тантал). Чтобы создать такой имплант, врачи используют сложные и дорогие технологии печати. Например, плавку металлических порошков лазером. Однако, прежде чем напечатать имплант из металла, изготавливают прототип или мастер-модель. Для этого применяют более дешевые способы печати (FDM, MJF).

Протезы. Аддитивные технологии значительно повлияли на отрасль протезирования. Например, при традиционном изготовлении протеза ноги используют гипсовые накладки. Для пациента важно, чтобы протез был удобным и не причинял боли, поэтому для более высокой точности необходимо сделать не менее 10 гипсовых слепков. Материал долго затвердевает на ноге, и еще нужно время для обработки слепка. В итоге, только подготовительный процесс длится более 2 рабочих дней.

С помощью 3D-сканирования и 3D-печати протез можно изготовить в течение одного дня.

Прототипы. Благодаря технологии 3D-печати можно создавать прототипы органов человека. Это помогает врачам, обнаружившим редкое заболевание: врачи печатают модель больного органа или жизненно важной системы, внимательно изучают готовый прототип и лучше готовятся к операции. Благодаря этому повышается точность хирургического вмешательства, а вероятность врачебной ошибки — снижается.

Учебные модели. Печать применяют для создания учебных моделей. Их используют студенты-медики. На таких изделиях практиканты знакомятся с особенностями анатомии человека и детально изучают строение частей тела. Раньше хирурги и студенты могли практиковаться и изучать патологии только на настоящих телах, что не всегда было доступно. С 3D-печатью можно напечатать части тела и органы с любой известной патологией.

Для создания учебных моделей не важна скорость и высокая точность печати. Но бывают случаи, когда нужно быстро изготовить серию прототипов с высокой детализацией и в кратчайшие сроки. Например, партию ортопедических стелек или формы для изготовления элайнеров. В этом случае используют технологию MJF. Расскажем о ней подробнее и в чем ее преимущества.

Справка:

MJF (Multi Jet Fusion) — уникальная порошковая технология 3D-печати от компании Hewlett-Packard. Для создания изделий промышленный принтер спекает инфракрасным излучением полиамид PA 12. Вещество разработали специально для 3D-печати. Технология и материал печати позволяют получать плотные изделия с высокой детализацией и гладкой поверхностью. Готовая продукция влагостойкая, устойчива к ультрафиолету, тепловым и механическим воздействиям.

Как медики используют технологию MJF

Технология MJF предоставила новые возможности для индивидуального лечения пациентов. Например, ее применяют для создания элайнеров, ортопедических шлемов и стелек.

Ортопедические шлемы используют для лечения деформации головы у годовалых детей. Ребенок с искривленным черепом носит такой шлем 23 часа в сутки. Изделие плотно прилегает к голове ребенка, и по мере роста пациента череп выравнивается по форме шлема. Другими словами, лечение не сковывает рост головы, а меняет направление роста.

Очень важно, чтобы такое изделие было легким и безопасным. Технология MJF позволяет напечатать шлем с перфорированной структурой: кожа головы ребенка дышит, и потоотделение сокращается. Изделие печатают из биосовместимого полиамида PA 12. Этот материал с кожей он не вызывает раздражения или каких-либо побочных явлений при длительном контакте с кожей. Кроме того, решетчатая структура значительно сокращает вес шлема, что также важно для комфорта ребенка.

Ортезы. Дети с центральным параличом вынуждены носить ортезы на голеностопный сустав. Изделие надевают на ногу пациента, благодаря чему нога фиксируется и улучшается контроль движений. Недостаток ортезов в том, что они большие и тяжелые.

MJF-печать позволяет напечатать тонкие ортезы, легко помещающиеся в обувь. Такие изделия прочны, легко снимаются и надеваются. Материал печати позволяет их регулярно мыть или чистить.

Ортопедические стельки. С помощью технологии MJF печатают ортопедические стельки. Их используют для лечения плоскостопия и уменьшения боли в стопах. Изделия также популярны среди спортсменов. Эффективность тренировок повышается благодаря тому, что стельки контролируют движения и стабильность стопы. 3D-технология позволяет напечатать ортопедические стельки даже для классической обуви.

Ортопедические стельки — востребованная продукция. В такие клиники обращаются сотни людей. Чтобы напечатать большое количество стелек, нужна производственная линия печати. По этому принципу работает MJF. За один цикл можно напечатать десятки пар стелек. Готовые изделия охлаждают, очищают и высылают заказчику. Процесс занимает не более 3–5 дней.

Элайнеры. Для выравнивания зубов обычно применяют скобы или брекеты. Скобы доставляют пациентам физический и эстетический дискомфорт. Использование брекетов предполагает регулярное посещение врача.

Инновацией стало использование элайнеров. Это капы, плотно прилегающие к челюсти. Конструкция оказывает давление на зубы, из-за чего они постепенно сдвигаются на доли миллиметров.

Длительность коррекции занимает 3–18 месяцев. Элайнеры меняют каждые две недели. Поэтому для полного курса может понадобиться от 5 до 50 кап. Каждому пациенту требуется набор отличных друг от друга кап, а у одной стоматологической клиники может быть сотни клиентов.

Чтобы изготовить элайнер, нужен слепок челюсти пациента. Для этого врачи сканируют ротовую полость клиента. Модель загружают в программное обеспечение и создают ее скорректированные копии. Затем их печатают на 3D-принтере. По готовым формам изготавливают элайнеры.

На MJF-принтере за один цикл можно напечатать сотни моделей челюстей. Это займет не более суток. Учитывая охлаждение, очистку и доставку изделий, клиники получают заказ в течение 3–5 дней.

3D-печать по технологии MJF оптимальна для решения медицинских задач, где нужна точность изделий. Изделия изготавливаются быстро и с высоким качеством: они прочны, устойчивы к воздействию УФ-лучей, химических веществ и влаги. Материал печати биосовместим и может соприкасаться с телом человека без негативных последствий для здоровья.