اختصاصی مرکز ساخت و خدمات پرینت سه بعدی اینوفب: پرینت سه بعدی در پزشکی و تولید دستگاه‌هایی برای مراقبت‌های بهداشتی، امکانات فراوانی برای پزشکان، تولیدکنندگان دستگاه‌های پزشکی و بیماران به ارمغان آورده است. امروزه بسیاری از متخصصان پزشکی در مورد پتانسیل پرینت سه بعدی در پزشکی برای فراهم‌سازی شیوههای نوین درمان که در گذشته غیر قابل اجرا بود، شگفت‌زده شده‌اند. چرا که با توسعۀ این تکنولوژی جدید، امکان سفارش و شخصی‌سازی امکانات، ابزارها و دستگاه‌های پزشکی و ارائه خدمات منحصربه‌فرد به بیمار ممکن است.
پیشرفت فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی خدمات شگرفی در تمام زمینه‌های مراقبت‌های بهداشتی و درمانی ایجاد کرده است. ابزارها و روش‌های درمانی جدید حاصل از تکنولوژی پرینت سه بعدی در پزشکی، می‌توانند درجات جدیدی از راحتی و شخصی‌سازی را برای درمان بیماران به ارمغان بیاورند. این فناوری جدید و در دسترس امکان درک مفاهیم پیچیده را برای پزشکان فراهم می‌کند و با ارائه ابزارهای جدید، در نهایت منجر به دستیابی به استانداردهای بالای مراقبت پزشکی می‌شود. ما در این مقاله، کاربرد تکنولوژی پرینت سه بعدی در پزشکی را مورد بررسی قرار دادیم. در ادامه نیز به معرفی محبوب‌ترین دستگاه‌های پرینت سه بعدی در پزشکی یا مراقبت‌های بهداشتی و نحوه انتخاب راه حل برای موارد استفاده خاص پرداختیم.
کاربرد پرینت سه بعدی در پزشکی
پرینت سه بعدی در پزشکی، خدمات درمانی متنوع در 5 زمینه مختلف را در اختیار بیماران و متخصصان حوزه درمان قرار می‌دهد. در این بخش به بررسی کاربردهای این تکنولوژی و قابلیت‌های فراوان آن می‌پردازیم.
مدل‌های جراحی خاص بیمار
امروزه مدل‌های آناتومیک پرینت‌شده به وسیله داده‌های اسکن بیمار، به ابزارهای مفیدی در علم پزشکی به روشی دقیق و شخصی‌شده تبدیل شده‌اند. همانطور که مفاهیم و عملیات پیچیده‌تر می‌شوند، کارایی اتاق عمل برای موارد معمول مهم‌تر می‌شود؛ مدل‌های مرجع بصری و لمسی می‌توانند درک و ارتباط متقابل را در تیم‌های پزشکی افزایش دهند. متخصصان مراقبت‌های بهداشتی، بیمارستان‌ها و سازمان‌های تحقیقاتی در سراسر جهان از مدل‌های آناتومیک پرینت سه بعدی در پزشکی به عنوان ابزار مرجع برای کارکردهای گوناگون استفاده می‌کنند؛ اعم از برنامه‌ریزی قبل از عمل، تجسم حین عمل، اندازه‌گیری یا عملیات قبل از نصب تجهیزات پزشکی.
تولید مدل‌های مرجع لمسی و خاص بیمار از اسکن‌های CT و MRI با پرینت سه بعدی، مقرون به صرفه و ساده است. ادبیات بررسی شده نشان می‌دهد که مدل‌های پرینت سه بعدی در پزشکی، دیدگاه دیگری را ارائه می‌دهند. این دیدگاه به پزشکان کمک می‌کند تا برای جراحی بهتر آماده شوند. در نتیجه به کارگیری این مدل‌ها، منجر به کاهش زمان و هزینه در اتاق عمل و در عین حال افزایش رضایت‌مندی بیمار، کاهش اضطراب و کاهش زمان بهبودی می‌شود. پزشکان می‌توانند از مدل‌های جراحی خاص بیمار برای توضیح این روش قبل از انجام عمل به بیمار و دستیابی به رضایت‌مندی و اطمینان خاطر بیمار نسبت به نتیجه عمل استفاده کنند. یادگیری از مدل‌های قبل از عمل می‌تواند بر روند درمان نیز تأثیر بگذارد.
این نتایج، در مورد تجربه دکتر “مایکل ایمز” صادق بود. پس از تکثیر استخوان‌های ساعد یک بیمار جوان، او متوجهِ تفاوت در میزان و ناحیه آسیب با آنچه قبلاً فکر می‌کرد، شد. دکتر “ایمز” با کار روی یک روش جدیدِ بافت نرم غیر تهاجمی، زمان توانبخشی را کاهش داد و جای زخم بسیار کمتری ایجاد کرد. وی با استفاده از ماکت استخوان پرینت شده، بیمار جوان و والدینش را در این روش راهنمایی کرد و رضایت آن‌ها را جلب کرد.
نتیجه، کاهش زمان جراحی به کمتر از 30 دقیقه بود. این در حالی است که جراحی اولیه، 3 ساعت پیش‌بینی شده بود. تفاوت در زمان جراحی، منجر به کاهش هزینه بیمارستان به میزان تقریبی 5500 دلار شد. به عبارت دیگر در این روش، بیمار زمان بهبودی کمتری را هم در مراقبت‌های بعد از عمل صرف می‌کند.
به گفته دکتر “الکسیس دانگ”، جراح ارتوپد در دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF) و مرکز پزشکی سانفرانسیسکو: « هر یک از جراحان ارتوپد تمام وقت ما و تقریباً همه جراحان نیمه وقت ما از مدل‌های پرینت سه بعدی در پزشکی برای مراقبت از بیماران استفاده کرده‌اند. همه ما دیده‌ایم که فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی عملکرد را در روز عمل بهبود می‌بخشد ».
مواد پرینت سه بعدی زیست سازگار جدید، همچنین ابزارها و تکنیک‌های جراحی جدیدی را توسعه داده‌اند. توسعه این ابزارها، هدفِ صریح بهبود بیشتر تجربه بالینی در حین جراحی را محقق می‌کنند. مواد زیست سازگار شامل سینی‌های ثابت قابل استریل‌سازی، الگوهای کانتورینگ و مدل‌های اندازه‌گیری ایمپلنت هستند. این مواد می‌توانند برای اندازه‌گیری ایمپلنت‌ها قبل از اولین برش استفاده شوند. در نهایت این مواد دوست‌دار محیط زیست، منجر به کاهش زمان و افزایش دقت روش‌های پیچیده می‌شوند.
” تاد گلدشتاین”، مدرس مؤسسه تحقیقات پزشکی فاینشتاین، در تخمین خود مبنی بر اینکه چگونه فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی به بخش مرکزی خود تبدیل شده است، صریح است. او تخمین می‌زند که اگر شرکت ” نورثول” در 10 تا 15 درصد موارد خود از مدل‌های پرینت سه بعدی در پزشکی استفاده کند، می‌تواند سالانه 1750000 دلار صرفه جویی کند.
وی در ادامه اشاره می‌کند: « نمونه‌های اولیه دستگاه‌های پزشکی، مدل‌های آناتومیکی پیچیده برای بیمارستان کودکان، ایجاد سیستم‌های آموزشی و در نهایت ورود به کلینیک دندانپزشکی و جراحی ایمپلنت، همه و همه با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی در پزشکی تحقق یافته‌اند. این تکنولوژی قابلیت‌های ما را افزایش و هزینه‌های ما را کاهش داده است، ابزارهایی برای درمان بیماران مورد نیاز است که ساخت آن‌ها بدون دستگاه پرینت سه بعدی SLA تقریبا غیرممکن است ».
دستگاه‌ها و ابزارهای جدید پزشکی
پرینت سه بعدی در پزشکی تقریباً مترادفی برای نمونه‌سازی سریع شده است. سهولت استفاده و هزینه کم پرینت سه بعدی داخلی نیز تحولی در توسعه محصول ایجاد کرده است. بسیاری از تولیدکنندگان ابزار پزشکی این فناوری را برای تولید دستگاه‌های پزشکی و ابزارهای جراحی جدید به کار گرفته‌اند. بیش از 90 درصد از 50 شرکت برتر تجهیزات پزشکی از فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی بهره می‌برند. این فناوری برای ساخت نمونه‌های اولیه دقیق از دستگاه‌های پزشکی، جیگ‌ها و سایر وسایل پزشکی، ساده‌سازی آزمایش و همچنین پرینت سه بعدی مستقیم دستگاه‌های پزشکی به کار می‌روند.
پرینت سه بعدی می‌تواند با تکرار طرح‌های پیچیده در چند روز به جای چند هفته، روند طراحی را تسریع بخشد. زمانی که ” Coalesce ” موظف به ساخت یک دستگاه استنشاقی برای ارزیابی دیجیتالی مشخصات جریان دمی بیماران آسم شد، برون‌سپاری به ارائه‌دهندگانِ خدمات، منجر به زمان طولانی برای هر نمونه اولیه می‌شد. فایل‌های طراحی قبل از ارسال به خارج از سایت برای ساخت، باید به سختی از طریق تکرارهای مختلف اصلاح می‌شد.
در عوض، پرینت سه بعدی SLA رومیزی به ” Coalesce ” اجازه داد تا کل فرآیند نمونه‌سازی را به صورت مستقل انجام دهد. نمونه‌های اولیه برای استفاده در مطالعات بالینی مناسب بودند و دقیقاً مانند یک محصول نهایی به نظر می‌رسیدند. در واقع، هنگامی که آن‌ها دستگاه را به نمایش گذاشتند، مشتریان نمونه اولیه را با محصول نهایی اشتباه گرفتند.
به طور کلی این روش، کاهش 80 تا 90 درصدی در زمان تحویل نمونه‌های اولیه را نشان می‌دهد. علاوه بر این، پرینت قطعات تنها هشت ساعت طول می‌کشد و می‌توان آن را در عرض چند روز تکمیل و رنگ‌آمیزی کرد. در حالی که فرآیند مشابه یک یا دو هفته از طریق یک پیمانکار خارجی طول می‌کشد.
پروتزهای مقرون به صرفه
هر ساله صدها هزار نفر، یک عضو خود را از دست می‌دهند. اما تنها بخشی از آن‌ها برای بازیابی عملکرد جسمانی خود به پروتز دسترسی پیدا می‌کنند. پروتزهای ساده فقط در چند سایز موجود هستند. بنابراین بیماران باید به بهترین وجه تناسب داشته باشند. در حالی که دستگاه‌های بیونیک سفارشی که برای تقلید حرکات و چنگال‌های اندام واقعی طراحی شده‌اند، برای کنترل عملکردشان به ماهیچه‌های اندام باقی‌مانده فرد متکی هستند. هزینه این دستگاه‌ها به قدری زیاد است که فقط بیمارانی که به بهترین بیمه درمانی در کشورهای توسعه‌یافته دسترسی دارند، می‌توانند از این پروتزها استفاده کنند.
این فناوری به ویژه پروتزهای کودکان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. همانطور که کودکان رشد می‌کنند و وارد ماجراجویی می‌شوند، به ناچار نیاز به پروتزهای بیشتر و تعمیرات گران قیمت دارند. مشکل دستیابی به پروتزها، فقدان فرآیندهای ساخت برای ساخت قطعات سفارشی با قیمتی مناسب است. اما به‌طور فزاینده‌ای، پروتزها می‌توانند از آزادی طراحی پرینت سه بعدی در پزشکی برای کاهش این موانع مالی بالا برای درمان استفاده کنند.
ابتکاراتی مانند e-NABLE به کل جوامع در سراسر جهان اجازه می‌دهد تا پروتزهای پرینت سه بعدی را تشکیل دهند. آن‌ها با به اشتراک‌گذاری آزادانه اطلاعات و طرح‌های منبع باز به صورت آنلاین، یک جنبش مستقل در تولید پروتز را هدایت می‌کنند. بنابراین بیماران می‌توانند پروتز طراحی شده سفارشی را که به خوبی برای آن‌ها انطباق داده شده است، با هزینه‌ای کمتر از 50 دلار دریافت کنند.
مخترعان دیگری مانند “لیمن کانر”، این کار را یک قدم جلوتر برمی‌دارند. “لیمن” تنها با یک امکانات کوچک از چهار پرینتر سه بعدی رومیزی توانست اولین پروتزهای تولیدی خود را تکمیل و جاسازی کند. هدف نهایی او، ایجاد یک دست کاملا بیونیک قابل سفارشی‌سازی با هزینۀ بسیار کمتر نسبت به قیمت فعلی ده‌ها هزار دلاری برای خرید چنین پروتزهای پیشرفتهای است.
همچنین محققان MIT، فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی را به عنوان وسیله‌ای بهینه برای تولید سوکت‌های پروتز شناسایی کرده‌اند. ناگفته نماند که هزینه پایین تولید این پروتزها، به همراه اختیار عمل در طراحی‌های سفارشی، آشکار شده است. پروتزهای ساخته شده با پرینت سه بعدی را می‌توان در کمتر از دو هفته تولید کرد و سپس با هزینه بسیار کمتری نسبت به نمونه‌های سنتی خود، آزمایش و نگهداری کرد. با کاهش هزینه‌ها و بهبود خواص مواد، پرینت سه بعدی در پزشکی بدون شک نقش فزاینده‌ای در بخش مراقبت‌های بهداشتی ایفا خواهد کرد.
کفی‌های اصلاحی و اُرتزها
بسیاری از مشکلات مالی بالای درمان که در پروتزها دیده می‌شود، در زمینه‌هایی مانند اُرتز و کفی نیز وجود دارد. مانند بسیاری دیگر از دستگاه‌های پزشکی خاص بیمار، اُرتزهای سفارشی اغلب به دلیل هزینه بالا، غیرقابل دسترس هستند و ساخت آن‌ها هفته‌ها یا ماه‌ها طول می‌کشد. با تکنولوژی پرینت سه بعدی در پزشکی، دیگر نیازی به این کار نیست.
اشاره به یک داستان واقعی در این بخش خالی از لطف نیست. “نیک” در سال 2011 میلادی به صورت نابهنگام متولد شد. مشکلات حین زایمان باعث شد که این کودک به فلج مغزی مبتلا شود؛ وضعیتی که تقریباً بیست میلیون نفر در سراسر جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. پدر او، از اراده تزلزل‌ناپذیر پسرش برای فراتر رفتن از محدودیت‌های جسمانی‌اش الهام گرفت. اما او با انتخابی سخت بین دو گزینه موجود برای اُرتز روبرو شد؛ 1- یک اُرتز استاندارد و از پیش ساخته که برای پسرش ناکافی و ناراحت کننده بود و یا 2- یک راه حل سفارشی گران قیمت که نیاز به زمان تحویل بسیار طولانی داشت و در عین حال به سرعت توسط یک کودک در حال رشد منسوخ می‌شد.
او تصمیم گرفت همه چیز را در دست بگیرد و به دنبال راه حل‌های جدیدی برای رسیدن به این هدف باشد. با آزادی ارائه شده توسط فناوری‌های دیجیتال از جمله اسکن و پرینت سه بعدی در پزشکی، فیزیوتراپیست‌ها توانستند اُرتز مناسبی برای این کودک آزمایش کنند و یک گردش کار کاملاً نوآورانه برای اُرتزهای مچ پا (AFOs) ایجاد کنند.
ساخت و پرینت سه بعدی اُرتز سفارشی، پشتیبانی، راحتی و اصلاح را دقیقاً در جایی که لازم بود به “نیک” ارائه کرد و به او کمک کرد تا در نهایت اولین گام‌های مستقل خود را بردارد. این دستگاه اُرتز سفارشی، پرداخت بسیار تنظیم شده اُرتزهای سطح بالا را با کسری از قیمت، و بدون نیاز به تنظیمات بیشتر، مجدداً نشان داد.
متخصصان در سراسر جهان از پرینت سه بعدی در پزشکی برای اختراع مجدد کفی‌ها و اُرتزهای مخصوص بیمار و همچنین طیف وسیعی از ابزارهای دیگر برای بهبود فیزیوتراپی استفاده می‌کنند. در گذشته، دوره فیزیوتراپی با استفاده از ابزارهای سفارشی دشوار بود. بیماران اغلب با زمان‌های انتظار طولانی و قطعات تمام‌شده مواجه می‌شدند که منجر به ناراحتی جسمانی هم می‌شد. پرینت سه بعدی در مسیر تغییر این وضعیت موجود است. کفی‌ها و اُرتزهای پرینت سه‌بعدی تناسب بهتری دارند. همچنین کفی‌های ساخته‌شده با فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی، منجر به نتایج درمانی بهتری می‌شوند و درجه راحتی و کارکرد بیشتری را برای بیماران فراهم می‌کنند.
پرینت زیستی، مهندسی بافت، اعضای پرینت سه بعدی و فراتر از آن
در حال حاضر روش مرسوم درمان بیماران مبتلا به نارسایی اندام، شامل استفاده از اتوگرافت، پیوند بافت از یک نقطه به نقطه دیگر از بدن همان فرد، یا پیوند عضو از یک اهداکننده است. محققان در زمینه‌های پرینت زیستی و مهندسی بافت امیدوارند که به زودی این وضعیت را تغییر دهند و بتوانند بافت‌ها، رگ‌های خونی و اندام‌ها را بنا به تقاضا ایجاد کنند. پرینت زیستی سه بعدی به استفاده از فرآیندهای تولید افزودنی برای رسوب موادی به نام جوهرهای زیستی برای ایجاد ساختارهای بافت مانندی اشاره دارد که می‌تواند در زمینه‌های پزشکی استفاده شود. مهندسی بافت به فناوری‌های در حال تکامل مختلف، از جمله پرینت زیستی، برای رشد بافت‌ها و اندام‌های جایگزین در آزمایشگاه و استفاده در درمان آسیب‌ها و بیماری‌ها اشاره دارد.
محققانی مانند دکتر “سام پشنه طلا” از دانشگاه شفیلد با کمک پرینت سه بعدی، دقت بالا، امکانات جدیدی را برای مهندسی بافت به ارمغان آورده‌اند. این محقق، برای هدایت رشد سلولی و تشکیل بافت مورد نیاز، سلول‌های زنده را روی داربستی در آزمایشگاه پرورش می‌دهد. در نهایت او موفق به ارائۀ قالبی با شکل، اندازه و هندسه مورد نیاز می‌شود.
به عنوان مثال، یک ساختار لوله‌ای برای ایجاد یک رگ خونی برای یک بیمار قلبی عروقی مورد نیاز است. سلول‌ها تکثیر می‌شوند و داربست را می‌پوشانند و شکل آن را به خود می‌گیرند. سپس داربست به تدریج شکسته می‌شود و سلول‌های زنده را به شکل بافت هدف قرار می‌دهد که در یک بیوراکتور کشت می‌شود؛ محفظه‌ای که حاوی بافت در حال رشد است و می‌تواند محیط داخلی بدن را بازتولید کند تا عملکرد مکانیکی و بیولوژیکی به دست آورد.
این امر دانشمندان را قادر می‌سازد تا طرح‌های پیوند عروقی خاص بیمار را ایجاد کنند. به این ترتیب فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی، گزینه‌های جراحی بهبود یافته و یک پلت فرم آزمایشی منحصربه‌فرد برای دستگاه‌های پزشکی عروقی جدید را فراهم می‌کند. دستگاه‌های عروقی برای کسانی که از بیماری‌های قلبی عروقی رنج می‌برند، بسیار ضروری است. چرا که در حال حاضر، این دسته از بیماری‌ها، علت شماره یک مرگ در سراسر جهان به شمار می‌روند.
پس از آن، هدف نهایی ایجاد عروق خونی آماده برای کاشت در بیماران است. از آن جایی که مهندسی بافت از سلول‌هایی استفاده می‌کند که از بیمار نیاز به درمان گرفته می‌شود، امکان دفع توسط سیستم ایمنی را از بین می‌برد؛ این موضوعی است که امروزه در روش‌های مرسوم پیوند عضو به وفور مشاهده می‌شود. فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی ثابت کرده است که می‌تواند به چالش‌های تولید رگ‌های خونی مصنوعی با حل مشکلات بازسازی اشکال، اندازه‌ها و هندسه‌های دقیق رگ پاسخ دهد. به عبارت دیگر، توانایی تطبیق دقیق راه حل‌های پرینتی با نیازهای خاص بیماران آشکار شده است.
ما شاهد پیشرفتهای هیجان انگیزی در مواد بیولوژیکی مناسب برای استفاده در دستگاه‌های پرینت سه بعدی بوده‌ایم. دانشمندان در حال توسعه مواد هیدروژل جدیدی هستند که قوام همان بافت اندام را دارند. این مواد در مغز و ریه انسان یافت می‌شود و می‌تواند با فرآیندهای مختلف پرینت سه بعدی در پزشکی سازگار باشد. دانشمندان امیدوارند که بتوانند آن‌ها را روی یک عضو کاشت کنند. به این ترتیب، این مواد به عنوان “داربست” عمل می‌کنند و سلول‌ها تشویق به رشد در آن می‌شوند.
در حالی که پرینت زیستی اندام‌های داخلی کاملاً کاربردی مانند قلب، کلیه‌ها و کبد هنوز آینده‌نگر به نظر می‌رسد، پیشرفت‌ها با تکنیک‌های پرینت سه بعدی ترکیبی با سرعت بسیار بالایی در حال رخ دادن است. انتظار می‌رود دیر یا زود، ساخت مواد بیولوژیکی در دستگاه‌های پرینت آزمایشگاهی به توانایی تولید اندام‌های پرینت سه بعدی جدید و کاملاً کاربردی منجر شود. در آوریل 2019، دانشمندان اولین قلب سه بعدی را با استفاده از مواد بیولوژیکی یک بیمار در دانشگاه “تل آویو” ایجاد کردند. این ماکت کوچک با استفاده از مواد بیولوژیکی خود بیمار ایجاد شد و تطابق کاملی با مشخصات ایمنی، سلولی، بیوشیمیایی و تشریحی بیمار ایجاد کرد.
پروفسور “تال دویر” در این باره چنین می‌گوید: «در این مرحله، قلب سه بعدی ما کوچک است؛ به اندازه قلب خرگوش. اما قلب بزرگ‌تر انسان به همین فناوری نیاز دارد» .
مزایای پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی چیست؟
چندین مزیت مهم برای پرینت سه بعدی در پزشکی و صنعت بهداشت و درمان وجود دارد؛ اعم از 1- شخصی‌سازی، 2- مدل‌سازی پیشرفته ، 3- کاهش زمان جراحی، 4- افزایش کارایی، 5- نوآوری.
1- شخصی‌سازی
تکنولوژی پرینت، امکان تولید مدل‌های تشریحی خاص بیمار و دستگاه‌های پزشکی را فراهم می‌کند؛ دستگاه‌هایی که متناسب با نیازهای منحصربه‌فرد هر بیمار باشد. این شخصی‌سازی، امکان درمان دقیق‌تر و نتایج بهتر را فراهم می‌کند.
2- مدل‌سازی پیشرفته
علاوه بر این می‌توانید با تکنولوژی پرینت سه بعدی در پزشکی، مدل‌های دقیقی از ساختارهای تشریحی پیچیده ایجاد کنید؛ مدل‌هایی که ممکن است تجسم آن‌ها با استفاده از تصاویر دو بعدی سنتی، کمی دشوار باشد. این شیوه می‌تواند در فرآیند تشخیص بیماری‌ها و برنامه‌ریزی مداخلات جراحی کمک‌کننده باشد.
3- کاهش زمان جراحی
ارائه یک مدل پرینت سه بعدی از آناتومی بیمار قبل از عمل جراحی به پزشکان اجازه می‌دهد تا فرآیند درمان را به شیوه‌ای بهتر پیش ببرند. این شیوه می‌تواند زمان فرآیند جراحی را کوتاه‌تر کند. همچنین با این روش، خطر عوارض احتمالی کاهش می‌یابد و نتایج بهتری در طول فرآیند درمان برای بیمار به ارمغان آورده می‌شود.
4- افزایش کارایی
تکنولوژی پرینت، تولید دستگاه‌های پزشکی، پروتزها و ایمپلنت‌ها را ساده می‌کند. این امر باعث کاهش زمان و هزینه نسبت به روش‌های سنتی تولید می‌شود و در عین حال کیفیت و دقت محصول نهایی را نیز بهبود می‌بخشد. با این حال، تولید محصولات منحصربه‌فرد ممکن است زمان بیشتری نسبت به تولیدات سری ببرد. با این حال، پرینت سه بعدی در پزشکی نسبت به روش‌های معمولی ساخت دستگاه‌ها و ابزارآلات بسیار سریع‌تر و کارآمدتر است.
5- نوآوری
تکنولوژی پرینت سه بعدی در پزشکی، امکان نمونه‌سازی و آزمایش سریع دستگاه‌های جدید و شیوههای درمانی نوین را فراهم می‌کند. این روش می‌تواند توسعه راه‌حل‌های نوآورانه را برای بیماران تسریع بخشد.
معایب پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی چیست؟
در حالی که پرینت سه بعدی در پزشکی و صنعت بهداشت و درمان مزایای زیادی دارد، معایب احتمالی نیز در این روش وجود دارد؛ از جمله، 1- هزینه سرمایه‌گذاری، 2- مواد و متریال محدود، 3- لزوم کنترل کیفیت، 4- چالش‌های نظافتی و 5- عدم استانداردسازی.
هزینه سرمایه‌گذاری
سرمایه‌گذاری برای خرید چاپگر سه بعدی و همچنین هزینه مواد و متریال می‌تواند گران باشد. این شیوه می‌تواند مانعی برای برخی از ارائه‌دهندگان ابزارهای مراقبت‌های بهداشتی باشد. با این حال، حذف ضایعات متریال‌ها می‌تواند از نظر هزینه، انرژی و زمان سبب صرفه‌جویی شود. به همین دلیل هم کاربرد پرینت سه بعدی در پزشکی برای تولیدکنندگان توجیه‌پذیر است.
مواد و متریال محدود
در حالی که پرینت سه بعدی با طیف گسترده‌ای از مواد و متریال‌ها، قابل تولید است. با این حال، در زمینه پرینت سه بعدی در پزشکی، محدودیت‌هایی از حیث انواع مواد و متریال‌ها وجود دارد.
لزوم کنترل کیفیت
اطمینان از کیفیت و سازگاری محصولات پرینت سه بعدی در پزشکی می‌تواند چالش برانگیز باشد؛ به ویژه در هنگام تولید ساختارهای پیچیده یا دستگاه‌های خاص پزشکی. به همین دلیل، نگرانی‌هایی در مورد ایمنی و کارایی این محصولات به ذهن خطور می‌کند.
چالش‌های نظارتی
چارچوب قانونی برای پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی هنوز در حال تکامل است. اطمینان از انطباق با استانداردهای نظارتی نیز می‌تواند زمان بر و پرهزینه باشد.
عدم استانداردسازی
در زمینه پرینت سه بعدی در پزشکی، محدودیت‌هایی از نظر عدم استانداردسازی نرم‌افزار، سخت‌افزار و مواد و متریال وجود دارد. این شیوه می‌تواند مقایسه محصولات و اطمینان از ثبات در تولید و کنترل کیفیت را دشوار کند.
آیا فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی ایمن است؟
ایمنی فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ از جمله متریال‌های مورد استفاده، نحوه طراحی محصول و فرآیند تولید. به طور کلی، فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی زمانی ایمن در نظر گرفته می‌شود که به طور مناسب و مطابق با دستورالعمل‌ها و استانداردهای تعیین شده، استفاده شود. به عنوان مثال دستگاه‌های پزشکی که از طریق پرینت سه بعدی تولید می‌شوند، باید همان استانداردهای ایمنی و کارایی روش‌های سنتی را داشته باشند.
با این حال همچنان، برخی نگرانی‌های ایمنی مرتبط با پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی وجود دارد. به عنوان مثال، اگر فرآیند چاپ به درستی کنترل نشود یا اگر مواد مورد استفاده استریل نباشد، خطر آلودگی وجود دارد. همچنین در صورت عدم طراحی و تولید صحیح محصول، خطر خرابی مکانیکی هم وجود دارد.
سازمان‌های نظارتی (مانند FDA) برای رفع این نگرانی‌ها، دستورالعمل‌ها و استانداردهایی را برای طراحی، تولید و آزمایش دستگاه‌های پزشکی پرینت سه بعدی ایجاد کرده‌اند. ارائه‌دهندگان محصولات مراقبت‌های بهداشتی و تولیدکنندگان باید این دستورالعمل‌ها را برای اطمینان از ایمنی و کارایی محصولات خود دنبال کنند.
آیا صنعت پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی از فناوری پرینت سه بعدی سود می‌برند؟
بله؛ پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی تا حد زیادی از فناوری پرینت سه بعدی سود می‌برند. صنعت پزشکی یکی از اولین پذیرندگان این فناوری بوده است و از مزایای پرینت سه بعدی در پزشکی بهره‌مند می‌شود. توانایی ایجاد دستگاه‌های پزشکی، پروتزها، ایمپلنت‌ها و مدل‌های سفارشی خاص بیمار توسط فناوری پرینت، روشی را که ارائه‌دهندگان مراقبت‌های بهداشتی به مراقبت از بیمار می‌پردازند، متحول کرده است. این فناوری باعث تولید سریع‌تر، کاهش هزینه‌ها و بهبود روند درمان بیماران شده است.
علاوه بر این، فناوری پرینت سه بعدی در پزشکی، امکان دقت بیشتر در فرآیند برنامه‌ریزی عمل جراحی و بهبود آموزش پزشکی را فراهم کرده است. امروزه می‌توان مدل‌های پرینت سه‌بعدی آناتومی بیمار را برای برنامه‌ریزی روش‌های جراحی استفاده کرد. دانشجویان پزشکی و دستیاران می‌توانند با استفاده از مدل‌های پرینت‌شده درباره آناتومی، روش‌های جراحی و دستگاه‌های پزشکی بیاموزند. این فناوری همچنین توسعه دستگاه‌ها و محصولات پزشکی جدید و نوآورانه را تسهیل کرده است. با این روش، امکان دسترسی بیشتر به دستگاه‌های پزشکی و پروتزها به ویژه در مناطق دورافتاده یا کم درآمد فراهم شده است.
چالش‌های استفاده از پرینت سه بعدی در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی چیست؟
چالش‌های اصلی نظارت اِف‌دی‌اِی بر پرینت سه بعدی در پزشکی مربوط به تولید غیرمتمرکز محصولات پزشکی سفارشی‌شده با استفاده از این فناوری است. سازمان‌ها یا افرادی که ممکن است تجربه محدودی در پیروی از مقررات اِف‌دی‌اِی داشته باشند، می‌توانند دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت یا سایر محصولات پزشکی را با استفاده از پرینت سه بعدی تولید کنند. هنگامی که پرینت سه بعدی در پزشکی و تأسیسات متمرکز، توسط تولیدکنندگان تحت بازرسی اِف‌دی‌اِی استفاده می‌شود، مسئولیت نظارت باید به درستی ایفا شود. با این حال، زمانی که محصولات پزشکی پرینت سه بعدی در محل مراقبت تولید می‌شوند، نظارت کمتری لازم می‌شود.
اِف‌دی‌اِی، مسئول بررسی الزامات بسیاری است؛ همچون لزوم پیروی تولیدکنندگان از شیوههای تولید استاندارد و الزامات قانونی برای ایمنی و اثربخشی. آژانس با تطبیق الزامات نظارتی اطمینان حاصل می‌کند که محصولات پزشکی پرینت سه بعدی برای استفاده مورد نظرشان مناسب و برای بیماران ایمن هستند.
همچنین مهم است که توجه داشته باشید که عملکرد واقعی ابزارآلات و دستگاه‌ها در درجه اول توسط هیئت‌های پزشکی نظارت می‌شود؛ نه اِف‌دی‌اِی. با این حال، در سناریوهای بالینی خاصی که از پرینت سه بعدی در پزشکی استفاده می‌کنند، ممکن است تمایز بین محصول و عمل پزشکی همیشه آسان نباشد.
آیا مواد و متریال‌های دستگاه پرینتر سه بعدی برای مصارف پزشکی ایمن محسوب می‌شوند؟
نه؛ همه مواد و متریال‌های مورد استفاده توسط پرینترهای سه بعدی برای مصارف پزشکی ایمن نیستند. با این حال، تعدادی از مواد وجود دارد که برای استفاده در کاربردهای پزشکی تایید شده‌اند. به عنوان مثال، مواد زیست سازگار مانند تیتانیوم و آلیاژهای کبالت کروم در تولید ایمپلنت‌ها و سایر وسایل پزشکی استفاده می‌شود. همچنین پلیمرهای زیست سازگار مانند پلی‌اتیلن ترفتالات گلیکول (PETG) و پلی لاکتیک اسید (PLA) وجود دارند که معمولاً در تولید وسایل پزشکی، پروتزها و ارتزها استفاده می‌شوند.
توجه به این نکته ضروری است که ایمنی مواد کاربردی پرینت سه بعدی در پزشکی، به عوامل متعددی فراتر از ترکیب شیمیایی آن‌ها بستگی دارد؛ مانند کاربرد محصول مورد نظر، نوع چاپگر، فرآیند چاپ و کیفیت مواد و متریال. موادی که به درستی آزمایش نشده یا برای مصارف پزشکی تایید نشده‌اند، به طور بالقوه می‌توانند به بیماران آسیب برسانند.
دستگاه‌های پرینت سه بعدی برای مراقبت‌های بهداشتی
وقتی صحبت از دستگاه‌های پرینت سه بعدی برای مراقبت‌های بهداشتی می‌شود، همه به روشی یکسان ایجاد نمی‌شوند. انتخاب مناسب روشِ پرینت سه بعدی در پزشکی برای موارد استفاده خاص بسیار مهم است. محبوب‌ترین فناوری‌های پرینت سه بعدی در پزشکی شامل استریولیتوگرافی (SLA)، تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) و مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) برای قطعات پلاستیکی، و تف جوشی مستقیم لیزری فلزات (DMLS) و ذوب لیزری انتخابی (SLM) برای فلزات است. در ادامه به بررسی این روش‌ها می‌پردازیم.
استریولیتوگرافی (SLA)
دستگاه‌های پرینت سه بعدی SLA از لیزر برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون استفاده می‌کنند. SLA به دلیل وضوح بالا، دقت و تطبیق‌پذیری مواد، یکی از محبوب‌ترین فرآیندها در بین متخصصان پزشکی است.
مزایای استریولیتوگرافی (SLA)
قطعات SLA بالاترین وضوح و دقت، شفاف‌ترین جزئیات و صاف‌ترین سطح را در میان تمام فناوری‌های پرینت سه بعدی پلاستیکی دارند. با این حال، مزیت اصلی SLA در تطبیق‌پذیری آن نهفته است. فرمولاسیون رزین SLA طیف وسیعی از خواص نوری، مکانیکی و حرارتی را برای مطابقت با ترموپلاستیک‌های استاندارد، مهندسی و صنعتی ارائه می‌دهد.
SLA، یک گزینه عالی برای مدل‌های آناتومیکی بسیار دقیق، نمونه‌های اولیه دستگاه‌های پزشکی است که به مقاومت زیاد، سطوح صاف و همچنین قالب‌ها، ابزار، الگوها و قطعات کاربردی نهایی نیاز دارند. SLA، همچنین گسترده‌ترین انتخاب مواد زیست سازگار را برای کاربردهای دندانپزشکی و پزشکی ارائه می‌دهد.
معایب استریولیتوگرافی (SLA)
تطبیق‌پذیری گسترده SLA با قیمت کمی بالاتر از FDM همراه است، اما هنوز هم نسبت به سایر فرآیندهای پرینت سه بعدی در پزشکی، مقرون به صرفه‌تر است. قطعات رزین SLA نیز پس از پرینت نیاز به فرآیند پس پردازش شامل شست‌وشوی قطعات و پس کیورینگ دارند.
تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)
دستگاه‌های پرینت سه بعدی SLS از یک لیزر پرقدرت برای هم‌جوشی ذرات کوچک پودر پلیمر استفاده می‌کنند. پودر ذوب نشده از قطعه در حین پرینت پشتیبانی می‌کند و نیاز به ساختارهای پشتیبانی اختصاصی را از بین می‌برد. در نتیجه، SLS به یک انتخاب مؤثر برای قطعات مکانیکی پیچیده تبدیل می‌شود. توانایی آن در تولید قطعات با قابلیت‌های مکانیکی عالی، SLS را به رایج‌ترین فناوری تولید افزودنی پلیمری برای کاربردهای صنعتی تبدیل می‌کند. بسته به مواد، قطعات نایلون SLS ممکن است زیست سازگار و استریل شوند.
مزایای تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)
از آنجایی که پرینت SLS به ساختارهای پشتیبانی اختصاصی نیاز ندارد، برای هندسه‌های پیچیده، از جمله ویژگی‌های داخلی، برش‌ها، دیوارهای نازک و ویژگی‌های منفی ایده‌آل است. قطعات تولید شده با پرینت SLS دارای ویژگی‌های مکانیکی عالی هستند؛ با استحکامی مشابه با قطعات قالب‌گیری تزریقی.
رایج‌ترین ماده برای SLS نایلون است؛ یک ترموپلاستیک مهندسی محبوب با خواص مکانیکی عالی. نایلون، سبک، قوی و انعطاف پذیر است و همچنین در برابر ضربه، مواد شیمیایی، گرما، نور UV، آب و خاک پایدار است. قطعات نایلونی پرینت سه بعدی نیز می‌توانند زیست سازگار و حساس نباشند، به این معنی که برای پوشیدن و استفاده در بسیاری از زمینه‌ها ایمن هستند.
ترکیبی از ویژگی‌هایی همچون هزینه کم هر قطعه، بهره‌وری بالا، مواد تثبیت شده و زیست سازگاری، SLS را به یک انتخاب محبوب در میان توسعه‌دهندگان دستگاه‌های پزشکی برای نمونه‌سازی کاربردی تبدیل می‌کند. همچنین این روش، جایگزین مقرون‌به‌صرفه‌ای برای قالب‌گیری تزریقی برای تولید محدود یا پل است.
معایب تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)
دستگاه‌های پرینت سه بعدی SLS قیمت ورودی بالاتری نسبت به فناوری‌های FDM یا SLA دارند. در حالی که نایلون یک ماده همه کاره است، انتخاب مواد برای SLS نیز محدودتر از FDM و SLA است. قطعات با سطح کمی ناهموار از دستگاه پرینت بیرون می‌آیند و برای یک سطح صاف نیاز به پرداخت دارند. پرینت سه بعدی SLS برای نمونه‌های اولیه قوی و کاربردی و قطعات نهایی مانند پروتز و اُرتز ایده‌آل است.
مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)
FDM، همچنین به عنوان ساخت فیلامنت ذوب شده (FFF) شناخته می‌شود؛ این یک روش پرینت سه بعدی در پزشکی است که قطعات با ذوب و اکسترود کردن رشته‌های ترموپلاستیک ساخته می‌شوند و نازل دستگاه پرینت لایه‌به‌لایه در ناحیه ساخت قرار می‌گیرد. FDM ، پرکاربردترین شکل پرینت سه بعدی در سطح مصرف‌کننده است که با ظهور پرینترهای سه بعدی تقویت شده است. با این حال، دستگاه‌های پرینت FDM صنعتی در بین حرفه‌ای‌ها نیز محبوب هستند.
مزایای مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)
FDM ، با مجموعه‌ای از ترموپلاستیک‌های استاندارد مانند ABS، PLA و ترکیبات مختلف آن‌ها کار می‌کند. در نتیجه منجر به قیمت پایین ورودی مواد می‌شود. این روش، به بهترین وجه با مدل‌های اثبات مفهوم اولیه و نمونه‌سازی کم هزینه قطعات ساده‌تر مطابقت دارد. برخی از مواد FDM نیز زیست سازگار هستند.
معایب مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)
FDM ، کمترین وضوح و دقت را در مقایسه با سایر فناوری‌های پرینت سه بعدی در پزشکی برای پلاستیک‌ها دارد. به این معنی که بهترین گزینه برای پرینت طرح‌های پیچیده یا قطعات با ویژگی‌های پیچیده، مانند مدل‌های آناتومیکی نیست. پرداخت‌هایی با کیفیت بالاتر و فرآیندهای صیقل‌کاری شیمیایی و مکانیکی طولانی و کار فشرده نیاز دارند. برخی از پرینترهای سه بعدی FDM صنعتی از پشتیبانی‌های محلول برای کاهش برخی از این مشکلات و ارائه طیف وسیع‌تری از ترموپلاستیک‌های مهندسی استفاده می‌کنند. اما در عین حال این پرینترها، قیمت بالایی نیز دارند. هنگام ایجاد قطعات بزرگ نیز پرینت FDM کندتر از SLA یا SLS است.
تف جوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) و ذوب لیزری انتخابی(SLM)
پرینترهای سه بعدی تف جوشی مستقیم لیزری فلزات (DMLS) و ذوب لیزری انتخابی (SLM) مشابه پرینترهای SLS عمل می‌کنند؛ اما ذرات پودر فلز را لایه‌به‌لایه با استفاده از لیزر به جای پلیمرها با هم ذوب می‌کنند. دستگاه‌های پرینت سه بعدی DMLS و SLM می‌توانند محصولات فلزی قوی، دقیق و پیچیده ایجاد کنند. این قابلیت، فرآیند ساخت را برای انواع کاربردهای پزشکی ایده‌آل می‌کند.
مزایای تف جوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) و ذوب لیزری انتخابی(SLM)
بدیهی است که بزرگ‌ترین مزیت این فرآیندها مواد است. زیرا دستگاه‌های پرینت سه بعدی DMLS و SLM قادر به تولید دستگاه‌ها و قطعات پزشکی با کارایی نهایی از فلز هستند. این فرآیندها می‌توانند هندسه‌های پیچیده را بازتولید کنند و محصولات نهایی قوی، بادوام و زیست سازگار به وجود آورند. از آن‌ها می‌توان برای ساخت ایمپلنت‌های عمومی (لگن، زانو، ایمپلنت ستون فقرات و غیره)، ایمپلنت‌های سفارشی برای درمان سرطان یا تروما، دندان مصنوعی و همچنین محصولات فناوری پزشکی و ارتوپدی استفاده کرد.
معایب تف جوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) و ذوب لیزری انتخابی(SLM)
قیمت پرینترهای سه بعدی فلزی نیز شروع به کاهش کرده است؛ اما همچنان با هزینه‌های بین 200000 تا 1 میلیون دلار، این سیستم‌ها هنوز برای اکثر مشاغل قابل دسترسی نیستند. فرآیندهای پرینت سه بعدی در پزشکی با مواد فلزی نیز گردش کار پیچیده‌ای دارند. روش دیگر، پرینت سه بعدی SLA برای جریان‌های ریخته‌گری مناسب است. این فرآیند پرینت سه بعدی در پزشکی، قطعات فلزی را با هزینه‌ای کمتر، با آزادی طراحی بیشتر و در زمان کمتری نسبت به روش‌های سنتی تولید می‌کند.
کلام آخر؛ سفارش پرینت سه بعدی در پزشکی
فرآیندهای پرینت سه بعدی در پزشکی، روشی دقیق و مقرون به صرفه محسوب می‌شوند و دسترسی به این شیوه درمان جدید و سفارشی را ممکن می‌کنند. این تکنولوژی نوظهور، متخصصانِ مراقبت‌های بهداشتی را برای توسعه راه‌حل‌های بالینی جدید و تولید سریع دستگاه‌های سفارشی توانمند می‌کنند. همچنین پزشکان با به کارگیری این روش می‌توانند درمان‌های جدید را در سراسر جهان ارائه دهند. با توسعۀ فناوری‌ها و مصالح پرینت سه بعدی در پزشکی، مسیر برای مراقبت شخصی و کاربردهای پزشکی با تأثیر بالایی هموار می‌شود.
هر مرکز پزشکی باید به جدیدترین ابزارها برای بهبود مراقبت و ارائه بهترین تجربه برای بیمار دسترسی داشته باشد. هم اکنون می‌توانید تولید و سفارشی‌سازی ابزارها و دستگاه‌های پزشکی خود را با اینوفب شروع کنید. اینوفب، یک شریک اثبات شده و پیشرفته در زمینه پرینت سه بعدی در پزشکی و سایر زمینه‌های مرتبط با این تکنولوژی است. برای ساخت و پرینت سه بعدی ابزارهای خود به روشی مستقل، ارائه شیوههای نوین درمان و یا تکمیل فرآیند طراحی و ساخت دستگاه پزشکی فعلی خود، فقط کافی است با کارشناسان و متخصصان اینوفب تماس بگیرید.
مقالات پیشنهادی:
منبع: formlabs