3D nyomtatás az orvostudományban: talán nem kell az élő szerveket

Ha azt szeretné megkérdezni, hogy mi a legszélesebb körben használt 3D nyomtatás az orvosi ágazatban, akkor természetes, hogy a végtagokat és a szerveket számoljuk.

Az emberi testben a leginkább cserélhető természet a végtagok, a fogak és hasonlók. Ezeknek a részeknek a fő funkciói segítik az emberek cselekedeteit és életét, funkciójuk pedig egyedülállóak, így a szerkezet viszonylag egyszerű. Továbbá a végtagok teljessége elméletileg alig van jelentős hatással az emberi életre. Ezért a protézisek és a fogsorok gyakoriak, és ha megjelenik a 3D nyomtatási technológia, természetesen erre a területre vonatkozik.

Jelenleg a 3D-s nyomtatási protetikai technológia nagyon érett és széles körben elterjedt. Egy lány Angliában van egy 3D-s tenyér, a migráns munkavállalónak koponyája van, és még az ausztrál CSIRO cég is képes egy titán szegycsontot és bordákat szabni egy 3D mellkas létrehozására.

Egy nemrégiben készült tanulmány megmutatta nekünk az AI és a 3D nyomtatás kombinálásának lehetőségét is. A Berkeley-i Kaliforniai Egyetem kutatócsoportja és a Shuliwell Fogászati Laboratórium egy egyetemes konfrontációs hálózatot (GAN) épített, amely automatikusan új koronaterveket hoz létre. Az új korona alakját a hiányzó fogak vizsgálata alapján jósolja. Először beolvasjuk az alsó hiányzó fogak oldalát, hogy 2D képet kapjunk. Ezután a pofák másik oldala is beolvasásra kerül. A GAN megérti a hiányzó fogak közötti távolságot és kitölti a 3D-s rést egy új koronatervvel.

Várható, hogy a GAN modellezés pontosságával a jövőbeni 3D nyomtatás jobban megfelel az emberi fiziológiai jellemzőknek és a funkcionális orientációnak. Például az üreg befogadásának problémája jobban megoldható, így a protézis telepítése kényelmesebb.

Ha a végtagok, a fogak stb. Nyomtatása egyszerű, akkor a 3D nyomtatási szerv nehéz lehet. És a kapcsolódó kutatásokat is rendezett módon végzik.

A 3D-s nyomtatási szervek nehézségei a bennük lévő vérerek nagy száma miatt vannak, és az egyes szervek szervezete is eltérő. Például az agy főleg nagy számú idegszövetből áll. Még mindig jelentős technikai nehézségek vannak az idegszövetek nyomtatása és termesztése terén.

De a jó hír az, hogy a 3D-s máj kinyomtatásra és túlélésre került. Az amerikai Organovo biotechnológiai cég a sejtkultúrák kamrájában a májban szükséges sejtek kinyomtatására használta a sejt 3D-s nyomtatási technológiát. Egy edényben való tenyésztés után normál alakú májba lehet termeszteni és az emberi testbe átültetni. Ennek a májnak a sejtjei azonban a nyomtatás után elveszítik aktivitásukat, és elhullott sejtekké válnak.

A májon kívül olyan szerveket is vizsgálnak, mint a vesék és a hasnyálmirigy. A kutatók általában úgy vélik, hogy legalább 10 évig tart a valóban működőképes és hordozható 3D nyomtatott szervek elérése. Az emberi szervátültetés kialakításához 10 év nem hosszú, de nem túl rövid. Amint ez a technológia valósággá válik, az általa hozott változások forradalmiak lesznek: a műtétre szoruló embereknek nem kell kétségbeesetten meghalniuk, mert nem tudnak várni az élő szervekre, és a szervek árucikkekké válnak, amelyek tömeggyártásra képesek. Ez pozitív hatással lesz az élő szervek hiányának megoldására, az emberi élet meghosszabbítására, és még egy új, a szervellátás ipari láncának létrehozására is.

A műtét visszatérhet: "egyszeri" és "ismétlődő"

3D nyomtatás Egy másik alkalmazás, amely az orvosi területen abszolút előnyben részesül, a támogatott műtét.

A sebészet rendkívül kockázatos feladat, különösen a belső szervek, például a belső szervek belső feldolgozására. Az orvosok évezredek óta fáradhatatlanul törekedtek arra, hogy javítsák a műtét sikerességét és javítsák a betegek életminőségét.

Kezdetben, ha nincs vizuális orvostechnikai eszköz, ha az orvosnak egy bizonyos része problémája van, akkor először csak a testet nyithatják meg, majd felfedezhetik a sérülés helyét és elvégezhetik a műveletet. Ebben az eljárásban az orvosok a felhalmozott tapasztalatukra támaszkodnak, hogy pontosan megtalálják. Az emberi test azonban más. Az eszközök és az elektronikus berendezések támogatásával az orvosok a műtét előtt technikai eszközökkel meghatározhatják a sérüléseket. A műtét pontossága jelentősen javult a tapasztalathoz képest.

Akár az első „egy kés”, akár a vizuális eszköz áldása, a műtétnek egy különálló jellemzője van: egyszeri.

A 3D nyomtatási technológia megjelenésével a műtét megkezdte egy másik jellemzőjét: ismételhetőség.

A chicagói chirurgok Chicagóban nemrégiben műtétet végeztek egy agydaganat-betegen, ami a 3D-s technológia. Általánosságban elmondható, hogy az agy részleteit nem szabad szemmel látni, ami nagy kockázatot jelent az agydaganatok eltávolítására. Az agy beolvasása és a tumor helyének meghatározása után az orvosok 3D-s agyi betegmodellt hoztak létre. Ezután a modellen keresztül az orvosok láthatják az agy más területeit, mint a tumorokat, és ismerik a műtét teljes területét. A legfontosabb az, hogy az agyi modell építésével többszöri szimulációs gyakorlatot végezhetnek a tényleges műtét előtt, hogy kezeljék az esetleges vészhelyzeteket, elkerülve ugyanakkor az agy egészséges területeinek megérintését, amelyek véletlenül megsérülhetnek. .

Kína 3D-s nyomtatási alkalmazásokban is technológiai áttörést tett a műtétben. A múlt hónapban a Nanjing Orvostudományi Egyetem második kórházi szív- és érrendszeri központja a 3D-s nyomtatott szív technológiáját használja a szívbetegek szívének replikálására, felfedezve a szív komplex érrendszerét és szimulálva a különböző sebészeti eljárásokat. Végül a legjobb sebészeti tervet dolgozták ki és zökkenőmentesen folytatták.

Ezután, amikor a műtét „egy kalapácsról hangra” vált át egy újra tesztelhető orvosi eszközre, kétségtelenül jelentősen javítja a műtét sikerességét és csökkenti a kockázatot. Másrészt a műtéti eljárás ismételt szimulációjával az orvos operatív szakértelme is növekszik, a működési idő nagymértékben lerövidül, és a páciens is elkerüli a hosszabb működés miatti szenvedést.

Átkelve a hegyeket, szélre kell menned

Emellett a 3D-s nyomtatási technológiát még a gyógyszeriparban is felhasználják annak érdekében, hogy a betegek igény szerint nyomtassanak drogokat; rehabilitációs berendezések, például ortopédiai talpbetétek, hallókészülékek készítése; nyomdai implantátumok, például csontok. Elmondható, hogy a 3D nyomtatási technológia minden szempontból befolyásolja az orvosi ipar irányát.

A 3D-s orvosi kezelés azonban nem tökéletes, és még mindig számos probléma merül fel a promócióban.

1. Anyagi problémák. A korábbi műtéti esetekben gyakran voltak olyan problémák az implantátumokban, amelyek a betegben másodlagos fájdalmat szenvedtek, vagy az implantátum okozta problémákat, vagy az implantátum okozta emberi test károsodását. Ezután a 3D nyomtatási technológia, mint feltörekvő technológia, figyelembe veszi ezt a problémát. Ha csak nyomtatásra van szükség, lehet, hogy kicsit kicsi. Ha felfedezheti azokat az anyagokat, amelyek jobban megfelelnek az emberi testnek, a technológia sorsának fontos része lesz.

2. Kereskedelmi promóciós kérdések. Ha egy technológia csak váza, sorsának tartósnak kell lennie. Ezután a 3D-s nyomtatáshoz bizonyos kórházakban továbbra is erős a pénzügyi erő. A piacon az átlagos 3D nyomtatási berendezések több százezer dollárt tesznek ki, és a magasabb pontossági követelményekkel rendelkező kórházak felszerelésének költsége magasabb. Például a 3D nyomtatás pontosságára vonatkozó orvosi követelmények, a japán gyártó által kinyomtatott 3D-s máj véredényei jól láthatóak, és az ilyen pontosságot elérő berendezések általában nem elfogadhatók a kórházak számára. Ezért a technológia kutatásának és fejlesztésének erősítése és a berendezések költségeinek csökkentése lehet a gyors süllyedési promóció kulcsfontosságú tényezője.

3. Nyomtassa ki a szerv kinetikai energiáját. Jelenleg, bár egy rövid élettartamú sejtek létrehozhatók a sejtek egymáshoz illesztésével, nem olyan funkció, amely nem jelenti azt, hogy májfunkciója van. Valójában az olyan környezet, mint az edények, összehasonlíthatatlan az emberi testtel, így különbségek lesznek a farmakológiai vizsgálatokban. Továbbá, hogy hogyan lehet az oxigént és a tápanyagokat szállító véredényeket problémát okozni. Ha ezt a problémát nem oldják meg, a sejtek hosszú ideig nem fognak túlélni. Emellett ez a 3D-s nyomtatási szerv a jövőben az emberi test elutasításának problémájával is szembesül. Jobb, ha alkalmazkodik a testhez, mint a jelenlegi élő szerv, vagy nem fogadják el? Mindannyian ismeretlenek vagyunk.

És ha egy szerv részt vesz, valaki beszél az etikai kérdésekről. Mivel azonban az életet jobb megmenteni, a kérdés vitája nem lehet különösen heves.

A 3D nyomtatás még mindig új dolog az orvosi ipar számára. Megállapítottuk, hogy amikor új technológiát hoznak létre, az orvosi ipar nem várhat, hogy megpróbálja. Ez a szempont az orvosi kérdések sokféleségét és összetettségét tükrözi, másrészt az emberi tiszteletet és az élet félelmét tükrözi. És az élet tiszteletben tartása is kimeríthetetlen mozgatórugó lesz az orvosok számára, hogy a technológiát a hegyek áthidalására használják.