3D-печать в медицине: может быть, нам больше не нужны живые органы

Если вы хотите спросить, какая 3D-печать наиболее широко используется в медицинской промышленности, то естественно считать конечности и органы.

В человеческом организме наиболее сменной природой являются конечности, зубы и тому подобное. Основные функции этих частей помогают людям действовать и жить, а их функции едины, поэтому структура относительно проста. Более того, неполнота конечностей теоретически вряд ли оказывает существенное влияние на жизнь человека. Таким образом, протезирование и протезирование являются общими, и как только появляется технология 3D-печати, она естественным образом применяется в этой области.

В настоящее время в жизни технология протезирования 3D-печати очень зрелая и широко используется. У девушки в Англии 3D-ладонь, у рабочего-мигранта череп, и даже австралийская компания CSIRO может адаптировать титановую грудину и ребра для создания 3D-сундука.

Недавнее исследование также показало нам возможность совмещения AI и 3D-печати. Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли и стоматологической лаборатории Shuliwell создали универсальную сеть противостояния (GAN) для автоматического создания новых конструкций коронок. Он предсказывает форму новой коронки на основе сканирования отсутствующих зубов. Сначала сканируют сторону отсутствующего зуба нижней челюсти, чтобы получить двухмерное изображение. Далее противоположная сторона челюстей также сканируется. GAN понимает расстояние между отсутствующими зубами и заполняет пробел в 3D новым дизайном коронки.

Можно ожидать, что с точностью моделирования GAN будущая 3D-печать будет в большей степени соответствовать физиологическим характеристикам человека и его функциональной ориентации. Например, проблема получения полости может быть лучше решена, так что установка протеза более комфортна.

Если печать конечностей, зубов и т. Д. Проста, то 3D-орган печати может быть жестким. И соответствующие исследования также проводятся упорядоченным образом.

Трудность 3D-печати органов связана с большим количеством кровеносных сосудов внутри них, и организация каждого органа также различна. Например, мозг в основном состоит из большого количества нервных тканей. По-прежнему существуют серьезные технические трудности в достижении печати и культивирования нервных тканей.

Но хорошая новость заключается в том, что 3D печень была напечатана и сохранилась. Американская биотехнологическая компания Organovo использовала технологию клеточной 3D-печати для печати клеточной ткани, необходимой для печени, в камере для культивирования клеток. После культивирования в сосуде его можно выращивать в печени нормальной формы и пересаживать его в организм человека. Однако клетки этой печени теряют свою активность после печати и становятся мертвыми клетками.

Помимо печени изучаются такие органы, как почки и поджелудочная железа. Исследователи, как правило, считают, что для создания действительно функциональных и портативных 3D-печатных органов требуется не менее 10 лет. Для развития трансплантации органов человека 10 лет - это не долго, но и не слишком мало. Как только эта технология станет реальностью, изменения, которые она принесет, станут революционными: людям, которые нуждаются в хирургическом вмешательстве, не придется отчаянно умирать, потому что они не могут ждать живых органов, а органы станут товарами, которые могут быть произведены серийно. Это окажет положительное влияние на решение проблемы нехватки живых органов, продление жизни людей и даже создание новой производственной цепочки поставок органов.

Хирургия может вернуться: от «одноразового» к «повторяющемуся»

3D печать Другое приложение, которое имеет абсолютное преимущество в медицинской сфере, - это вспомогательная хирургия.

Хирургия является очень рискованной задачей, особенно для внутренней обработки внутренних органов, таких как внутренние органы. В течение тысячелетий врачи неустанно занимались тем, как повысить эффективность хирургического вмешательства и улучшить качество жизни пациентов.

Первоначально, когда нет визуального медицинского устройства, если у врачей есть проблемы с определенной частью, они могут только сначала открыть тело, а затем исследовать место поражения и выполнить операцию. В этом процессе врачи полагаются на накопленный опыт, чтобы точно определить местонахождение. Однако человеческое тело отличается. При поддержке инструментов и электронного оборудования врачи могут определить поражения с помощью технических средств перед операцией. Точность операции значительно улучшена по сравнению с опытом.

Будь то первоначальная «однолезвийная прямая» или благословение визуального устройства, у хирургии есть одна особенность: одноразовая.

С появлением технологии 3D-печати у хирургии появилась еще одна особенность: повторяемость.

Хирурги Северо-Западного общественного медицинского центра в Чикаго недавно провели операцию на пациенте с опухолью головного мозга, которая является 3D-технологией. В общем, детали мозга не могут быть видны невооруженным глазом, что добавляет большой риск к удалению опухолей головного мозга. После сканирования головного мозга и определения места опухоли врачи установили трехмерную модель мозга. Затем, с помощью этой модели, врачи могут видеть другие области мозга, кроме опухолей, и знать всю область хирургии. Что наиболее важно, благодаря построению модели мозга, они могут выполнять несколько упражнений-симуляторов перед фактической операцией, чтобы справиться с любыми возможными чрезвычайными ситуациями, избегая при этом прикосновения к здоровым участкам мозга, которые могут быть случайно повреждены. ,

Китай также сделал технологические прорывы в хирургии в приложениях 3D-печати. В прошлом месяце в Центре сердечно-сосудистой системы Второй родственной больницы Наньцзинского медицинского университета использовалась технология 3D-печати сердца, чтобы копировать сердце пациента, обнаруживая сложную сосудистую структуру в сердце и моделируя различные хирургические процедуры. Наконец, лучший хирургический план был разработан и прошел гладко.

Затем, когда операция изменится с «одного удара по звуку» на медицинское средство, подлежащее повторной проверке, это, несомненно, значительно повысит вероятность успеха операции и снизит риск. С другой стороны, благодаря многократному моделированию хирургической процедуры операционный уровень врача также возрастет, время операции будет значительно сокращено, и пациент также избежит страдания от более длительной операции.

Пересекая холмы, нужно идти наветренно

Кроме того, технология 3D-печати будет даже использоваться в фармацевтической промышленности для обеспечения возможности пациентов печатать лекарства по требованию; изготовление реабилитационного оборудования, такого как ортопедические стельки, слуховые аппараты; печатные имплантаты, такие как кости. Можно сказать, что технология 3D-печати влияет на направление медицинской промышленности во всех аспектах.

Однако 3D-лечение не является идеальным, и в его продвижении все еще есть несколько проблем.

1. Материальные проблемы. В предыдущих хирургических случаях часто были проблемы с имплантатами в организме, которые вызывали у пациента вторичную боль, или проблемы с имплантатом, или повреждение тела человека, вызванное имплантатом. Затем, как новая технология, технология 3D-печати также должна учитывать эту проблему. Если это только для печати, это могло бы быть немного маленьким для этого. Если он сможет исследовать материалы, более подходящие для человеческого организма, он также станет важной частью судьбы технологий.

2. Вопросы продвижения коммерциализации. Если технология - это просто ваза, ее судьба должна быть долгой. Затем, что касается 3D-печати, она все еще существует в некоторых больницах с сильной финансовой мощью. Среднее количество оборудования для 3D-печати на рынке составляет сотни тысяч долларов, а стоимость оборудования в больницах с более высокими требованиями к точности выше. Например, медицинские требования к точности 3D-печати, кровеносные сосуды на 3D-печени, напечатанной японским производителем, хорошо видны, а оборудование, обеспечивающее такую точность, обычно неприемлемо для больниц. Таким образом, укрепление исследований и разработок технологий и снижение стоимости оборудования могут быть ключевыми факторами для его быстрого продвижения вниз.

3. Распечатайте кинетическую энергию органа. В настоящее время, хотя путем наложения клеток можно создать недолговечную печень, это не означает, что у нее есть функция печени. На самом деле, среда, такая как посуда, не сравнима с организмом человека, поэтому в фармакологических исследованиях будут различия. Кроме того, как сделать кровеносные сосуды, которые транспортируют кислород и питательные вещества, остается проблемой. Если эта проблема не будет решена, клетки не будут выживать в течение длительного времени. Кроме того, этот орган 3D-печати также столкнется с проблемой отторжения человеческого тела в будущем. Лучше адаптироваться к телу, чем текущий живой орган, или это не принято? Мы все неизвестны.

И как только орган вовлечен, кто-то будет говорить об этических проблемах. Тем не менее, поскольку речь идет о том, чтобы лучше спасать жизни, спор об этой проблеме не должен быть особенно жестоким.

3D-печать - все еще новая вещь для медицинской промышленности. Мы обнаружили, что всякий раз, когда создается новая технология, медицинская индустрия не может дождаться, чтобы попробовать ее. Этот аспект отражает разнообразие и сложность медицинских вопросов, а с другой стороны отражает уважение человека и благоговение перед жизнью. И это уважение к жизни также станет неиссякаемой движущей силой для практикующих врачей использовать технологии для пересечения холмов.