3D принтирането е готово за справяне с пластмасови импланти за тяло

След като инцидент остави 40-годишна жена в Швеция с масивна травма на главата в края на миналата година, тя получи 3D отпечатан имплант, направен от пластмаса, наречен PEEK, за да възстанови черепа си.

Това беше първият път, когато болница проектира и 3D отпечатва имплант от този вид на място и може да се окаже повратна точка за 3D принтирането в медицинските грижи.

„Доколкото знаем, ние сме първите в света, които правят 3D импланти изцяло в болница, което означава, че имплантите ще бъдат по-добре адаптирани към пациентите още от самото начало“, казва Ейнар Хайберг Бранд, медицински инженер по клинична физиология в Университетска болница Сконе, Швеция. "Това ще доведе до по-бързи операции и по-малко усложнения."

Вътрешноболничното 3D принтиране все още е в ранен етап, но показва голямо обещание, съгласни са експертите от индустрията. Въпреки че 3D печатането се използва в здравеопазването повече от десетилетие за производство на импланти от титан и неръждаема стомана, PEEK пластмасата разширява възможностите за технологията да се премести от цеховете на производителите на медицински изделия в лаборатории в болници и клиники по целия свят.

Всъщност медицинските заведения представляват огромен нов пазар за 3D печат. Сегментът на здравеопазването в индустрията за 3D печат, който включва стоматологични и 3D отпечатани фармацевтични продукти, в момента се оценява на близо 3 милиарда долара.

3D печат в болници

Институции, като клиниката Mayo в Миннесота и болниците във Вирджиния в цялата страна, разполагат с обширни лаборатории за 3D печат. Работата там е предимно 3D-принтирана специално за пациента медицински модели, хирургически инструменти за обучение и ортопедични брекети. Въпреки това, в не много далечно бъдеще тези болници може да бъдат 3D отпечатване на специфични за пациента импланти в PEEK за всички видове операции.

Използването на 3D принтер и PEEK филамент носи дълъг списък от предимства за болниците, като същевременно има значителни препятствия. Методът, в сравнение с традиционните начини за производство на медицински изделия, а именно механична обработка и леене под налягане, може да се извърши на място в точката на грижа. Това означава по-бързи импланти, по-ниски разходи и по-тясна координация между хирурга и техниците, произвеждащи импланта.

Използвайки данните на пациента от сканиране и рентгенови снимки, болниците могат да отпечатат 3D имплант по поръчка, който се вписва точно в дефектното пространство.

Проучванията показват, че специфичните за пациента импланти съкращават времето за операция, намаляват риска от инфекция, водят до по-добри резултати и драстично намаляват продължителността на болничния престой. 3D отпечатването на имплантите при необходимост също така освобождава болницата от необходимостта да поддържа инвентар от скъпи импланти под ръка.

Въпреки че към днешна дата няма 3D отпечатани PEEK импланти, произведени в болници, одобрени от FDA, това скоро може да се промени.

Немска стартираща компания, специализирана в 3D отпечатани PEEK черепни импланти, Кумовис, казва, че завършва последните препятствия в процеса на одобрение от FDA.

„Има много вълнение около 3D печата на място в болниците и проектите, които движат производството в точката на грижи и показват какво е възможно“, казва Мириам Хаерст, съосновател и съизпълнителен директор на Kumovis.

Базиран в Южна Каролина 3D системи, един от най-старите и най-големите производители на 3D принтери в света, наскоро обяви плановете си да придобие Kumovis, за да се разшири от метални импланти към PEEK импланти на мястото на грижа.

„Тъй като технологията [3D печат] става по-удобна за медицинските специалисти, повече болници ще могат да прилагат цялостни решения за персонализирана хирургия“, казва Гаутам Гупта, вицепрезидент и генерален мениджър на практиката за медицински устройства на 3D Systems. "Това ще наруши съществуващите модели на здравеопазване, ще подобри качеството на грижите и най-важното ще спаси повече животи."

Придобиването на Kumovis се вписва добре в утвърдения бизнес на 3D Systems в здравеопазването и добавя нов фокус върху децентрализирането на производството на медицински импланти.

„Преместването на производството към болниците ще промени играта, когато става въпрос за наличието на импланти“, казва Хаерст.

За да могат болниците да станат производители, обаче е необходим технически и инженерен персонал, регулаторни процеси, заедно с оборудване. Това може да се управлява на място в споразумение за сътрудничество от настоящите производители на медицински изделия, казва Хаерст.

PEEK пластмаса срещу титан за импланти

PEEK има одобрение от FDA като материал за импланти от години, когато е обработен, но все още не е при 3D печат. Въпреки че PEEK се използва в множество импланти на пазара днес от гръбначни клетки до глезенни стави, 3D отпечатаният PEEK все още трябва да докаже, че има същите характеристики на тегло и износване като фрезования или формован PEEK.

Като цяло, този биосъвместим материал има няколко очевидни предимства пред неръждаема стомана и титан: лек е, пропусклив за ултразвук и практически невидим за CT и MRI сканиране, което позволява по-добро следоперативно наблюдение.

През годините 3D отпечатаният титан придоби репутация за по-добра костна интеграция и хиляди импланти за стави и гръбначен стълб се отпечатват 3D всяка година от големи производители, като Stryker. Но PEEK се промени, казва Марк Кнебел, ръководител на медицинските системи в Евоник, която произвежда PEEK за 3D печат, както и леене под налягане и фрезоване.

„Днес PEEK може да бъде проектиран с добавки за придобиване на нови функции, като по-добра остеоинтеграция“, казва Кнебел. „Вече работим с няколко болници върху [3D отпечатани импланти]. Първите ще бъдат активни през следващите пет години."

Лаборатория за 3D печат, разположена до операционната зала, готова да произвежда индивидуализирани импланти, проектирани от данни на пациентите, в момент, когато е известно, все още е далеч. Регулаторните препятствия остават, клиничните проучвания все още са в ход, а закупуването от страна на болниците ще отнеме време. Това, което виждаме днес обаче, са иноваторите, които правят първите стъпки.