Imprimarea 3D este gata să abordeze implanturile corporale din plastic

După ce un accident a lăsat o femeie de 40 de ani în Suedia cu o rănire masivă la cap la sfârșitul anului trecut, ea a primit un implant imprimat 3D realizat dintr-un plastic numit PEEK pentru a-și repara craniul.

A fost prima dată când un spital a proiectat și imprimat 3D un implant de acest tip la fața locului și s-ar putea dovedi un punct de cotitură pentru imprimarea 3D în îngrijirea medicală.

„Din câte știm, suntem primii din lume care au realizat implanturi 3D în întregime într-un spital, ceea ce înseamnă că implanturile vor fi mai bine adaptate pacienților, chiar de la început”, spune Einar Heiberg Brandt, inginer medical în fiziologie clinică. la Spitalul Universitar Skåne, Suedia. „Acest lucru va duce la operații mai rapide și la mai puține complicații.”

Imprimarea 3D în spital este încă în stadii incipiente, dar arată foarte promițătoare, sunt de acord experții din industrie. Deși imprimarea 3D a fost folosită în domeniul sănătății de mai bine de un deceniu pentru a fabrica implanturi de titan și oțel inoxidabil, plasticul PEEK extinde oportunitățile pentru ca tehnologia să treacă de la atelierele producătorilor de dispozitive medicale și în laboratoarele din spitale și clinici din întreaga lume.

De fapt, unitățile medicale reprezintă o nouă piață vastă pentru imprimarea 3D. Segmentul de asistență medicală al industriei imprimării 3D, care include produse farmaceutice dentare și imprimate 3D, este evaluat în prezent la aproape 3 miliarde de dolari.

Imprimare 3D la spitale

Instituții, cum ar fi Clinica Mayo din Minnesota și spitalele VA din întreaga țară, au laboratoare extinse de imprimare 3D. Lucrarea de acolo este în mare parte imprimată 3D specifică pacientului modele medicale, instrumente de antrenament chirurgical și bretele ortopedice. Cu toate acestea, într-un viitor nu prea îndepărtat, aceste spitale pot imprima 3D implanturi specifice pacientului în PEEK pentru toate tipurile de intervenții chirurgicale.

Folosirea unei imprimante 3D și a filamentului PEEK aduce o listă lungă de beneficii spitalelor, având totuși obstacole substanțiale. Metoda, în comparație cu modurile tradiționale de fabricare a dispozitivelor medicale, și anume prelucrarea mecanică și turnarea prin injecție, poate fi realizată la fața locului, la punctul de îngrijire. Aceasta înseamnă implanturi mai rapide, costuri mai mici și o coordonare mai strânsă între chirurg și tehnicienii care produc implantul.

Folosind datele pacientului din scanări și raze X, spitalele pot imprima 3D un implant personalizat care se potrivește exact în spațiul defectului.

Studiile arată că implanturile specifice pacientului scurtează timpul de intervenție chirurgicală, scad riscurile de infecție, au ca rezultat rezultate mai bune și reduc dramatic durata spitalizării. Imprimarea 3D a implanturilor după cum este necesar scutește, de asemenea, spitalul de a avea la îndemână un inventar de implanturi scumpe.

Deși, de astăzi, nu există implanturi PEEK imprimate 3D fabricate în spitale aprobate de FDA, acest lucru s-ar putea schimba în curând.

O start-up germană specializată în implanturi de craniu PEEK imprimate 3D, Kumovis, spune că finalizează obstacolele finale în procesul de aprobare a FDA.

„Există multă entuziasm în jurul imprimării 3D la fața locului din spitale și a proiectelor care conduc producția la punctul de îngrijire și arată ceea ce este posibil”, spune Miriam Haerst, co-fondatoare și co-CEO al Kumovis.

cu sediul în Carolina de Sud Sisteme 3D, unul dintre cei mai vechi și mai mari producători de imprimante 3D din lume, și-a anunțat recent planurile de a achiziționa Kumovis pentru a se extinde din implanturi metalice la implanturi PEEK la punctul de îngrijire.

„Pe măsură ce tehnologia [imprimarea 3D] devine mai ușor de utilizat pentru profesioniștii medicali, mai multe spitale vor putea implementa soluții end-to-end pentru intervenții chirurgicale personalizate”, spune Gautam Gupta, vicepreședinte și director general al practicii de dispozitive medicale 3D Systems. „Acest lucru va perturba modelele existente de asistență medicală, va îmbunătăți calitatea îngrijirii și, în mod esențial, va salva mai multe vieți.”

Achiziția Kumovis se încadrează bine în afacerea consacrată a 3D Systems în domeniul sănătății și adaugă un nou accent pe descentralizarea producției de implanturi medicale.

„Deplasarea producției către spitale va schimba jocul când vine vorba de disponibilitatea implanturilor”, spune Haerst.

Pentru ca spitalele să devină producători, totuși, este nevoie de personal tehnic și de inginerie, procese de reglementare, împreună cu echipamente. Acest lucru ar putea fi gestionat la fața locului într-un acord de cooperare de către producătorii actuali de dispozitive medicale, spune Haerst.

Plastic PEEK versus titan pentru implanturi

PEEK are aprobarea FDA ca material de implant de ani de zile când este prelucrat, dar nu încă când este imprimat 3D. Deși PEEK este utilizat în numeroase implanturi de pe piață astăzi, de la cuștile coloanei vertebrale până la articulațiile gleznelor, PEEK imprimat 3D încă trebuie să demonstreze că are aceleași atribute de rezistență și uzură ca și PEEK frezat sau turnat.

În general, acest material biocompatibil are câteva avantaje percepute față de oțel inoxidabil și titan: este ușor, permeabil la ultrasunete și practic invizibil pentru scanările CT și RMN, permițând o monitorizare postoperatorie mai bună.

De-a lungul anilor, titanul imprimat 3D a câștigat o reputație pentru o mai bună integrare osoasă și mii de implanturi articulare și coloanei vertebrale sunt imprimate 3D în fiecare an de producători importanți, cum ar fi Stryker. Dar PEEK s-a schimbat, spune Marc Knebel, șeful sistemelor medicale la Evonik, care produce PEEK pentru imprimare 3D, precum și pentru turnare și frezare prin injecție.

„Astăzi, PEEK poate fi proiectat cu aditivi pentru a obține noi caracteristici, cum ar fi o mai bună osteointegrare”, spune Knebel. „Deja lucrăm cu câteva spitale la [implanturi imprimate 3D]. Primii vor fi activi în următorii cinci ani.”

Un laborator de imprimare 3D situat lângă sala de operație, gata să producă implanturi individualizate, concepute din datele pacientului, la un moment dat, este încă departe. Obstacolele de reglementare rămân, studiile clinice sunt încă în curs de desfășurare, iar construirea acceptului de la spitale va dura timp. Totuși, ceea ce vedem astăzi sunt inovatorii care fac primii pași.