3D-Druckanwendungen für die Medizin

Die Welt des 3D-Drucks ist im Bereich der Medizin sehr präsent, obwohl viele Menschen davon keine Kenntnis haben. Man könnte sagen, dass das Jahr 2011 das Jahr des Booms des 3D-Drucks in diesem Sektor war, dank des Falles von Kaiba Gionfriddo. Das Mädchen Kaiba wurde mit einer Krankheit geboren, die die Luftröhre so schwächt, dass sie zusammenbrach. Obwohl das Mädchen intubiert war, hatte sie immer noch Momente mit Atemstillstand, was auch ihr Herz beeinträchtigte. Aber dank des Eingreifens von Green und Hollister, zwei Experten für biomedizinische Technik, die eine biokompatible Trachea für Kaiba entwarfen, druckten und verbanden, wurde Kaiba gerettet und ihr Leben verbessert.

Aus der Wirkung dieses Ereignisses begann das medizinische Fachgebiet, immer mehr, mit 3D-Druck zu arbeiten, und ist derzeit die Grundlage unzähliger Fortschritte im medizinischen Sektor.

In den folgenden Zeilen werden wir über Bereiche der Medizin sprechen, in denen der 3D-Druck präsenter ist:

Voroperative

Die Medizin hat sich stark und schnell weiterentwickelt, wenn es um bestimmte generische Operationen geht, aber es bestehen immer noch Risiken bei Eingriffen, bei denen der Patient ein Problem hat, das eine delicate Operation erfordert.

Derzeit nimmt das vorherige Problem ab, da die meisten Krankenhäuser einen Scanner haben, der die Form jedes Teils des menschlichen Körpers, sowohl extern als auch intern, auf einen Computer übertragen kann und dann auf einer realen Skala in einem 3D-Drucker drucken kann in sehr kurzer Zeit. Das Vorhandensein eines realen Modells hilft dem Chirurgen, Probleme zu erkennen und den Eingriff zu planen, was die Erfolgsfälle bei komplexen Eingriffen erheblich erhöht.

Aber der Vorteil, menschliche Teile zu reproduzieren, endet hier nicht. Die Herstellung von Teilen wie Organen, die Tumore zeigen, hilft bei der Erforschung von Krankheiten und deren Intervention, etwas, das früher mit Teilen von Tieren oder Verstorbenen gemacht wurde, wobei es wichtige Abweichungen zwischen dem Realen und den von der herkömmlichen Methode angebotenen Parametern gab.

Bild 1: Herz durch 3D-Druck. Quelle: Cardiac Models

Prothetik

In diesem speziellen Bereich hat 3D FDM-Druck mit speziellen antibakteriellen Filamenten die Herstellung von kostengünstigen Prothesen revolutioniert. Viele Organisationen sind an Projekten zur Herstellung dieser Art von Prothesen beteiligt und senden sie in Länder, in denen es viele Amputierte aufgrund von Krankheiten und Kriegen gibt.

Bild 2: Kostengünstige Prothese. Quelle: Autodesk

Andererseits werden andere Technologien des 3D-Drucks, wie Metalldruck (DMLS), verwendet, um Implantate mit herkömmlichen Materialien wie Titan herzustellen. Diese Implantate zeigen die Porosität, Festigkeit, Komplexität und geometrische Präzision, die erforderlich sind, um chirurgisch in einer Vielzahl von Fällen implantiert zu werden, wie z. B. orthopädische Hüften.

Zahnmedizin

Der zahnärztliche Bereich erfordert immer präzise Produkte und eine hohe Oberflächenqualität. Aus diesem Grund haben große Hersteller von Harz-3D-Druckern speziell für dieses Gebiet entwickelte Produkte. Früher wurden für alle Patienten generische Elemente und Werkzeuge verwendet, was bei einfachen Operationen viel Zeit in Anspruch nahm und sogar einige Schäden beim Patienten verursachte. Mit dem Aufkommen des 3D-Drucks haben sich Drucker wie Form 2 und Zahnharze entwickelt. Ärzte können derzeit personalisierte Anleitungen für jeden Patienten erstellen mit sehr hoher Präzision. Diese Anleitungen und andere gedruckte Werkzeuge werden verwendet, um zahnärztliche Restaurationsbehandlungen (Schrauben, Implantate, Platten usw.) ohne Fehler durchzuführen.

Bild 3: Zahnwerkzeug. Quelle: Formlabs

Gewebe und Organe

Auf diesem Gebiet machen wir immer noch Fortschritte und erzielen die ersten erfolgreichen Fälle, die auf Menschen anwendbar sind. In den fortgeschrittensten Entwicklungszentren und Krankenhäusern gelingt es, wirklich unglaubliche Elemente zu drucken, wie Ohren aus menschlichem Knorpel und bio-gedruckte Leberpartikel, die 40 Tage lang funktionieren. Es ist wirklich das Gebiet mit dem größten Zukunftspotenzial, aber derzeit das am weitesten entfernte.

Bild 4: Bio-gedruckte Leberpartikel. Quelle: Xconomy

Es gibt andere Bereiche der Medizin, in denen der 3D-Druck der Schlüssel zu seiner Entwicklung ist. Einer davon ist der pharmazeutische Bereich, in dem Lee Cronin, ein großer Chemiker an der Universität von Glasgow, einen 3D-Drucker entwickelt, der chemische Verbindungen auf molekularer Ebene binden kann, um maßgeschneiderte Medikamente mit der richtigen Dosis für jeden Patienten herzustellen. Diese Medikamente werden die Wirksamkeit der Behandlungen erhöhen.

Nach dieser Überprüfung der Fortschritte, die der 3D-Druck in der Medizin gebracht hat, können wir feststellen, dass: "Additive Fertigung war und wird weiterhin ein Shuttle für die Evolution der Medizin sein".