3D štampanje u medicini: možda nam više ne trebaju živi organi

Ako želite da pitate šta je najčešće korišćena 3D štampa u medicinskoj industriji, onda je prirodno brojati udove i organe.

U ljudskom tijelu, najzastupljenija priroda su udovi, zubi i slično. Glavne funkcije ovih delova pomažu ljudskim akcijama i životima, a njihove funkcije su jedinstvene, tako da je struktura relativno jednostavna. Štaviše, nepotpunost udova teoretski jedva da ima značajan uticaj na ljudski život. Zato su protetike i proteze uobičajene, i kada se pojavi tehnologija 3D štampanja, ona se prirodno primenjuje na ovom polju.

Trenutno u 3D tehnologiji ispisivanje protetskih tehnologija je veoma zrelo i naširoko se koristi. Devojka u Engleskoj ima 3D dlan, migrantski radnik ima lobanju, a čak i australska kompanija CSIRO može da napravi titanijumsku grudnu kost i rebra da bi stvorila 3D grudi.

Nedavna studija nam je pokazala i mogućnost kombinovanja AI i 3D štampanja. Tim istraživača sa Univerziteta Kalifornija u Berkeleyu i Stomatološka laboratorija Shuliwell izgradili su Univerzalnu mrežu za konfrontaciju (GAN) kako bi automatski generisali nove dizajne krunica. On predviđa oblik nove krune na osnovu skeniranja nestalih zuba. Prvo se skenira strana zuba koji nedostaje mandibule da bi se dobila 2D slika. Zatim se skenira i suprotna strana čeljusti. GAN razume udaljenost između zuba koji nedostaju i popunjava prazninu u 3D novom dizajnu krune.

Može se očekivati da će sa tačnošću GAN modeliranja buduća 3D štampa biti više u skladu sa ljudskim fiziološkim karakteristikama i funkcionalnom orijentacijom. Na primjer, problem primanja šupljine može se bolje riješiti, tako da je ugradnja proteze udobnija.

Ako je štampanje udova, zuba, itd. Lako, onda je 3D štampanje organ može biti teško. I srodna istraživanja se takođe sprovode na uredan način.

Teškoća u 3D štamparskim organima je zbog velikog broja krvnih sudova u njima, a organizacija svakog organa je takođe različita. Na primer, mozak se uglavnom sastoji od velikog broja nervnih tkiva. Još uvijek postoje velike tehničke poteškoće u postizanju tiska i kultivacije nervnih tkiva.

Ali dobra vest je da je 3D jetra štampana i preživela. Američka biotehnološka kompanija Organovo koristila je tehnologiju 3D štampanja ćelija za štampanje ćelijskog tkiva potrebnog jetri u komori za kulturu ćelija. Nakon uzgoja u posudi, može se razviti u normalnu formu jetre i presaditi u ljudsko tijelo. Međutim, ćelije ove jetre gube svoju aktivnost nakon što su odštampane i postaju mrtve ćelije.

Pored jetre, proučavaju se i organi kao što su bubrezi i pankreas. Istraživači generalno veruju da je potrebno najmanje 10 godina da bi se postigli zaista funkcionalni i prenosivi 3D štampani organi. Za razvoj transplantacije ljudskih organa, 10 godina nije dugo, ali nije prekratko. Kada ova tehnologija postane stvarnost, promjene koje ona donosi bit će revolucionarne: ljudi kojima je potrebna operacija neće morati očajnički umrijeti jer ne mogu čekati živih organa, a organi će postati roba koja se može masovno proizvoditi. To će imati pozitivan uticaj na rešavanje nedostatka živih organa, produžavanje ljudskog života, pa čak i stvaranje novog industrijskog lanca snabdevanja organima.

Operacija se može vratiti: od "jednokratnih" do "ponavljajućih"

3D štampanje Druga aplikacija koja ima apsolutnu prednost u medicinskoj oblasti je pomoćna hirurgija.

Operacija je veoma rizičan zadatak, posebno za unutrašnju obradu unutrašnjih organa kao što su unutrašnji organi. Već hiljadama godina lekari se neumorno trude da poboljšaju uspešnost operacije i poboljšaju kvalitet života pacijenata.

U početku, kada nema vizuelnog medicinskog sredstva, ako lekari imaju problem sa određenim delom, oni mogu prvo da otvore telo, a zatim da istraže lokaciju lezije i izvedu operaciju. U ovom procesu, doktori se oslanjaju na svoje akumulirano iskustvo da bi tačno locirali. Međutim, ljudsko tijelo je drugačije. Pod podrškom instrumenata i elektronske opreme, lekari mogu odrediti lezije tehničkim sredstvima prije operacije. Tačnost operacije je znatno poboljšana u poređenju sa iskustvom.

Bilo da se radi o početnom "ravnom nožu" ili blagoslovu vizuelnog uređaja, operacija ima jednu posebnu osobinu: jednokratno.

Sa pojavom tehnologije 3D štampanja, operacija je počela da ima još jednu osobinu: ponovljivost.

Hirurzi u medicinskom centru Northwest Community u Čikagu nedavno su obavili operaciju na pacijentu sa tumorima na mozgu, što je 3D tehnologija. Općenito, detalji mozga se ne mogu vidjeti golim okom, što dodaje mnogo rizika za uklanjanje tumora mozga. Nakon skeniranja mozga i određivanja lokacije tumora, doktori su uspostavili 3D model pacijenta sa mozgom. Zatim, kroz ovaj model, doktori mogu da vide druge delove mozga osim tumora, i znaju čitavu oblast operacije. Ono što je najvažnije, kroz konstrukciju modela mozga, oni mogu izvesti više simulacijskih vježbi prije same operacije kako bi se uhvatili u koštac sa mogućim hitnim slučajevima dok izbjegavaju dodirivanje zdravih dijelova mozga koji se mogu slučajno ozlijediti. .

Kina je takođe napravila tehnološka dostignuća u kirurgiji u aplikacijama za 3D štampanje. Prošlog mjeseca, Kardiovaskularni centar Druge pridružene bolnice Medicinskog univerziteta u Nanjingu koristio je tehnologiju 3D štampanog srca za repliciranje srca pacijenta srca, otkrivajući kompleksnu vaskularnu strukturu u srcu i simulirajući različite hirurške procedure. Konačno, razvijen je najbolji hirurški plan i nastavljen je glatko.

Zatim, kada se operacija promijeni sa "jednog čekića na zvuk" do medicinskih sredstava koja se mogu ponovno testirati, nesumnjivo će značajno poboljšati uspjeh operacije i smanjiti rizik. S druge strane, kroz ponovljenu simulaciju hirurške procedure, povećat će se i operativna vještina liječnika, znatno će se skratiti vrijeme rada, a pacijent će također izbjeći patnje zbog duže operacije.

Prelazeći brda, morate ići na vetar

Osim toga, tehnologija 3D štampanja će se čak koristiti u farmaceutskoj industriji kako bi se postigla mogućnost da pacijenti ispisuju lijekove na zahtjev; izradu opreme za rehabilitaciju kao što su ortopedski ulošci, slušna pomagala; štampanje implantata kao što su kosti. Može se reći da tehnologija 3D štampanja utiče na pravac medicinske industrije u svim aspektima.

Međutim, 3D medicinski tretman nije savršen, i još uvijek ima nekoliko problema u njegovoj promociji.

1. Materijalni problemi. U prethodnim hirurškim slučajevima, često je bilo problema sa implantima u tijelu koji su uzrokovali da pacijent pati od sekundarnog bola, ili problema sa implantom, ili oštećenja ljudskog tijela uzrokovanog implantatom. Zatim, kao tehnologija u nastajanju, tehnologija 3D štampanja takođe mora razmotriti ovo pitanje. Ako je to samo za štampanje, možda je malo za to. Ako može da istraži materijale koji su pogodniji za ljudsko telo, to će takođe postati važan deo sudbine tehnologije.

2. Pitanja promocije komercijalizacije. Ako je tehnologija samo vaza, njena sudbina mora biti dugotrajna. Zatim, za 3D štampanje, još uvijek postoji u nekim bolnicama s jakom financijskom snagom. Prosečna 3D oprema za štampanje na tržištu je stotine hiljada dolara, a troškovi opreme u bolnicama sa zahtevima veće preciznosti su veći. Na primer, medicinski zahtevi za tačnost 3D štampanja, krvni sudovi na 3D jetri štampani od strane japanskog proizvođača su jasno vidljivi, a oprema koja postiže takvu preciznost je generalno neprihvatljiva za bolnice. Stoga, jačanje istraživanja i razvoja tehnologije i smanjenje troškova opreme mogu biti ključni faktori za njegovo brzo propadanje.

3. Odštampajte kinetičku energiju organa. Trenutno, iako se kratkotrajna jetra može stvoriti preklapanjem ćelija, to nije funkcija koja ne znači da ima funkciju jetre. U stvari, okolina kao što je pribor je neuporediva sa ljudskim tijelom, tako da će postojati razlike u farmakološkim testiranjima. Osim toga, kako napraviti krvne sudove koji prenose kiseonik i hranjive tvari ostaje problem. Ako se ovaj problem ne reši, ćelije neće dugo opstati. Pored toga, ovaj 3D štamparski organ će se suočiti i sa problemom odbacivanja ljudskog tela u budućnosti. Da li je bolje prilagoditi se tijelu nego trenutnom živom organu, ili nije prihvaćeno? Svi smo nepoznati.

I kada se organ uključi, neko će govoriti o etičkim pitanjima. Međutim, budući da se radi o boljem spašavanju života, kontroverze ovog pitanja ne bi trebale biti posebno žestoke.

3D štampanje je još uvijek nova stvar za medicinsku industriju. Otkrili smo da kad god se stvara nova tehnologija, medicinska industrija ne može čekati da je isproba. Ovaj aspekt odražava raznolikost i složenost medicinskih pitanja, as druge strane odražava ljudsko poštovanje i strah od života. I ovo poštovanje prema životu će takođe postati neiscrpna pokretačka snaga za medicinske praktičare da koriste tehnologiju za prelazak preko brda.