به طور کلی، وسایل پزشکی برای تشخیص، پیشگیری یا درمان بیماری های پزشکی بدون هیچ گونه اثر شیمیایی بر بخش های بدن مورد استفاده قرار می گیرد. تعدادی از موسسات دیگر از جمله سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA)، تفسیر های مشابهی ارائه داده اند. در مقایسه با تکنیک های مرسوم، پرینت سه بعدی موجب تولید وسایل پزشکی مخصوص بیمار با هندسه های پیچیده شده است. طبق گزارش FDA، وسایل پزشکی مانند ایمپلنت ها، وسایل جراحی، ترمیم دندان ها و پروتز های خارجی می توانند با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی تولید شوند.

تولید وسایل پزشکی با پرینت سه بعدی

وسایل پزشکی به سه دسته تقسیم می شوند:

دسته اول: وسایل کم خطر مانند بانداژ و دستکش.

دسته دوم: وسایل  با خطر متوسط، مانند کیت های بارداری و دستگاه های اشعه ایکس.

دسته سوم: وسایل پرخطر مانند ایمپلنت ها و دستگاه های ضربان ساز.

همه وسایل پزشکی موجود در این سه دسته قابل پرینت سه بعدی نیستند. تمرکز اصلی بر روی وسایل با قابلیت پرینت سه بعدی آسان و همچنین وسایل پزشکی سفارشی در زمان نیاز به تعامل بالا بر اساس تقاضای بیمار می باشد.

در مقایسه با تکنیک های مرسوم، پرینت سه بعدی موجب تولید وسایل پزشکی مخصوص بیمار با هندسه های پیچیده شده است. طبق گزارش FDA، وسایل پزشکی مانند ایمپلنت ها، وسایل جراحی، ترمیم دندان ها و پروتز های خارجی می توانند با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی تولید شوند.

در ادامه انواع دسته های وسایل پزشکی پرینت سه بعدی شده آورده شده است:

• پرینت سه بعدی ایمپلنت های سفارشی

یک نکته مهم در طول عمل های جراحی، آناتومی منحصر به فرد هر شخص است. همچنین باید توجه داشته باشیم که عمل های جراحی بازسازی به علت سرو کار داشتن با آناتومی پیچیده ریسک بالایی دارند. اگرچه ما می توانیم ایمپلنت های مخصوص بیمار (PSIs) را طراحی و توسعه دهیم، اما به طور کلی این فرایند پیچیده و گران است. پرینت سه بعدی سبب تولید ایمپلنت هایی با انعطاف بالا در طراحی و همچنین بهبود ثبات ثانویه ایمپلنت ها شده است.

• فرآیند پرینت سه بعدی ایمپلنت های سفارشی

اولین گام در ساخت ایمپلنت پرینت سه بعدی شده تولید تصاویر دقیق و سه بعدی است. در حال حاضر، توموگرافی کامپیوتری (CT) و تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI) دو روشی هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. تصاویر سه بعدی حاصل در فرمت DICOM ذخیره شده و برای طراحی ایمپلنت ها استفاده می گردد.

پس از پرینت سه بعدی، ایمپلنت ها جهت آماده شدن برای استفاده در عمل جراحی استریل می شوند. بر خلاف ایمپلنت های معمولی، ایمپلنت های پرینت سه بعدی شده خطر های بی ثبات را حذف و انطباق با استخوان را افزایش می دهد. به این ترتیب، باعث می شود تا پیچ و مهره ها خوب ثابت شوند.

• پروتز های پرینت سه بعدی شده

پروتز های پرینت سه بعدی شده به این دلیل امکان تولید بهتر، سریع تر و ارزان تر نسبت به روش های تولیدی مرسوم تفاوت های زیادی در زندگی افراد دارای نقص عضو ایجاد کرده است. به طور کلی، مقرون به صرفه بودن پرینترهای سه بعدی و انعطاف پذیری در طراحی، سبب دسترسی بیشتر عموم به پروتزهای پرینت سه بعدی  شده است. رایج ترین پروتز های پرینت سه بعدی شده شامل بازوها، دست ها و پاها می باشد.

یکی از  تولید کنندگان پروتز های پرینت سه بعدی شده به نام e-NABLE بر ساخت و تحویل پروتز های دست پرینت سه بعدی شده تمرکز دارد.

بازوی Hero-arm تولید شده توسط شرکت Open Bionics، اولین بازوی پرینت سه بعدی شده در جهان است. این پروتز شامل سنسورهایی است که سیگنال های الکتریکی را از عضلات کاربر به منظور انجام وظایف مورد نظر تشخیص می دهند.

• استنت های پرینت سه بعدی شده

استنت ها با فراهم کردن پشتیبانی برای بهبود رگ های خونی، پتانسیل بالایی جهت بهبود نرخ انقباض در درازمدت ایجاد می کنند. در ابتدا این وسایل برای بهبود استنت های فلزی که باعث ایجاد اثرات نامطلوب پس از ترمیم عروق می شوند ساخته شدند.

تحقیقات امیدوار کننده ای در زمینه استنت های پرینت سه بعدی شده در دانشگاه نورث وسترن در حال انجام است. یک تیم در این دانشگاه یک تکنیک جدید به نام projection micro stereolithography برای تولید ساختارهای بسیار کوچک توسعه داده است.

این تکنیک با قابلیت چاپ ویژگی هایی با کوچکی هفت میکرون، برای تولید استنت های پرینت سه بعدی شده بسیار مناسب است. علاوه بر این، زمانی که مواد دارویی درون مواد چاپی تزریق می شوند، به آرامی در محل آزاد شده که سبب تسریع فرایند بهبود دیواره رگ های خونی می شود.

• باند های پرینت سه بعدی شده

سوختگی های شدید و یا زخم های دیگری که در بسیاری از لایه های پوست نفوذ کرده است، فرایند بهبود را دشوار می سازند. در واقع، در برخی از کشورهای در حال توسعه، عفونت حاصل از زخم های جدی می تواند مرگبار باشد. این موضوع دلیل اصلی تولید بانداژ های پرینت سه بعدی است.

باند های پرینت سه بعدی شده در مقایسه با همتایان متعارف خود مزایایی را ارائه می دهند. برخی از مزایای کلیدی شامل سفارشی سازی باند های زخم های خاص و افزایش دسترسی به این تکنولوژی در نواحی در حال توسعه یا جنگ زده جهان می باشد.

یک نمونه جذاب از این بانداژها توسط یک تیم دانشجویی در دانشگاه گراند کانیون ساخته شده است. آنها یک بانداژ هیدروکلوئیدی پرینت سه بعدی شده ارزان توسعه داده اند که در درمان عفونت ها موثرتر از یک نمونه معمولی عمل می کند. اساسا این باندها از یک ماده ژل مانند ساخته شده اند که باکتری را تشخیص و به تله می اندازد. محققان دانشگاه تورنتو یک پرینت سه بعدی زیستی به نام Printalive ساخته اند که میتواند باند های زنده را چاپ سه بعدی کند.

• پرینت سه بعدی ابزار های جراحی

ابزارهای جراحی پرینت سه بعدی شده دارای مزایای متعددی از قبیل انعطاف پذیری بالا در طراحی و حداقل زمان تولید هستند. نگه دارنده های سوزن، هموستات ها، فورسپس و دسته های اسکالپل ها تنها چند نمونه از ابزار هایی هستند که در حال حاضر پرینت سه بعدی شده اند. ویژگی مهم این ابزار امکان تولید راحت در انواع مختلف به منظور انطباق با کاربردهای خاص می باشد.

به عنوان مثال، برای حل مسائل مربوط به زنجیره تامین، گروهی از محققان ارتش و نیروی دریایی ایالات متحده، یک کیت جراحی پرینت سه بعدی شده شامل یک هموستات Kelly، یک نگه دارنده سوزن، فورسپس، یک رترکتور یا منقبض‌ کننده‌، یک دسته اسکالپل و قیچی ها تولید کرده اند. این قطعات از AbSi-Ag تولید شده اند.

• گچ های پرینت سه بعدی شده

با نگاهی ساده به این ساختار ها می توان متوجه امکانات زیادی که گچ های پرینت سه بعدی شده فراهم می آورند شد. به غیر از پشتیبانی از ناحیه آسیب دیده، این وسایل دارای انعطاف پذیری، تهویه خوب، بهداشت مناسب و قابلیت بازیافت هستند.

طبق نظر MIT Technology Review، یک گچ معمولی پرینت سه بعدی شده از یک طراحی شبکه باز، با قابلیت سفارشی سازی برای بیماران استفاده می کند. یک اسکنر اطلاعاتی از اندام آسیب دیده جمع آوری کرده و نرم افزار طراحی یک مدل سه بعدی سفارشی را تولید می کند.

این گچ ها اغلب از دو قطعه چاپ سه بعدی شده تشکیل شده اند که تا زمان درمان در اطراف اندام شکسته قرار می گیرد. بسیاری از پزشکان این گچ ها را به علت وزن کم، امکان تنفس پوست، ضد آب بودن و دسترسی آسان به ناحیه آسیب دیده، به گچ های معمولی ترجیح می دهند.

یک شرکت استارت آپ به نام Xkelet که گچ های پرینت سه بعدی شده تولید می کند، یک برنامه توسعه داده است که به پزشکان متخصص اجازه می دهد اندام های شکسته را اسکن کرده و وسایل سفارشی تولید کنند. هدف این گروه تولید یک ساختار با امکان ارزیابی و اصلاح مفید زخم است.

BOOMcast یک گچ پرینت سه بعدی شده هیجان انگیز ساخته شده توسط شرکت Fathom می باشد. در این وسیله یک سیستم الکترونیکی تعبیه شده است که وضعیت بیمار در هر نقطه از جهان ثبت می کند.

• پرینت سه بعدی وسایل پزشکی دیگر

به طور طبیعی، وسایل ی پزشکی دیگری با استفاده از پرینت سه بعدی ساخته شده اند. در زیر چند مثال قابل توجه که متناسب با دسته بندی های بالا نمی باشد آورده شده است.

سرنگ گوش می تواند برای پزشکان ابزاری خسته کننده باشد و برای بیماران تجربه های دردناک ایجاد کند. با توجه به این امر، یک شرکت استارت آپ به نام Safkan اولین وسیله اتوماتیک تمیز کننده گوش به نام Otoset را طراحی و توسعه داده است. این گروه با شرکت Protolabs جهت تولید قطعات پرینت سه بعدی شده با استفاده از تکنولوژی Polyjet و ماشینکاری CNC همکاری کرده اند. این وسیله در عرض ۳۵ ثانیه موادی اضافی را از گوش تخلیه می کند.

کاتترها (لوله ی فلزی یا لاستیکی که برای تخلیه ی مواد یا دیدن وارد مجاری بدن می‌کنند.) از طریق گردن، بالای ران و بازو به داخل رگ های خونی تزریق می شوند و پس از آن به قلب فرد می رسند. محققان در استنفورد، یک غشا سیلیکونی کوچک و قابل انعطاف با حفره های کوچک برای حمل الکترودها توسعه داده اند. آنها کاتترهای پرینت سه بعدی شده سفارشی را برای انتقال سیگنال ها روی دیواره قلب قرار دادند.

پزشک آلمانی به نام تارک لووبانی، ایده پرینت سه بعدی گوشی های پزشکی را ارائه داد. فایل مدل سه بعدی این وسیله که Glia نامیده شده و از لحاظ بالینی مورد تأیید قرار گرفته است، قابل دسترسی آزاد می باشد.

این وسیله پزشکی را می توان در مدت کمتر از سه ساعت چاپ سه بعدی کرد و هزینه مواد اولیه آن کمتر از سه دلار می باشد. مهمتر از همه، هر کس که به یک پرینتر سه بعدی و فیلامنت های ضروری دسترسی داشته باشد می تواند این گوشی های پزشکی را بسازد.

منبع: https://all3dp.com/

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

pdf پرینت سه بعدی وسایل پزشکی

تهیه و تنظیم مقاله از : خدمات پرینتر سه بعدی آی دیزاین