По мере того как продолжают развиваться технологии аддитивного производства, увеличиваются их сферы применения и доступность. Несмотря на то, что быстрое создание прототипов и инструментов всегда выходило на передний план, конечной целью была возможность применения 3D-печати в промышленности. Мир медицины не исключение. После того как первым применением 3D-печати в области медицины стали прототипы и шаблоны, технологии, наконец, достигли возможности создания индивидуальных имплантов с использованием современных 3D-принтеров.
Компания SHINING 3D всегда оставалась верной своему видению создания индивидуальных 3D-решений, доступных каждому. Благодаря новейшей линейке 3D-принтеров по металлу SHINING 3D привлекла внимание партнеров в сфере медицины, которые сейчас используют эту технологию в невероятных масштабах. Одним из пионеров, прокладывающих путь в создании и применении медицинских имплантов, является компания Mantiz.
Mantiz занимается изготовлением медицинских изделий, используя передовые технические решения и технологии с целью обеспечения безболезненной и активной жизни для всех пациентов с заболеваниями позвоночника. Компания получила сертификат KFDA (одобрение медицинского изделия) и включена в список HIRA (обзор и оценка медицинского страхования) в Южной Корее. В 2018 году с одобрения и при финансировании правительства Mantiz начала разработку кейдж-имплантов, созданных с помощью 3D-печати. В мае 2019-го компания запустила систему 3D-печати кейджей Partner для хирургических операций по заднему/трансфораминальному/косому боковому/переднему поясничному межтеловому спондилодезу. Весь процесс изготовления формы имплантов осуществляется в Mantiz самостоятельно. Возможность обойтись без передачи процесса изготовления третьей стороне экономит время, финансы и снижает вероятность ошибок в производстве.
Кейдж — специально спроектированный заменитель межпозвоночного диска, размещаемый между позвонками для поддерживания позвоночника. Представляет конструкцию для имплантации в виде полого цилиндра небольшого размера с множеством отверстий. Изготавливается из титана, керамики, высокоэффективного полимера PEEK и заполняется остеоиндуктивным материалом. Используется в хирургии для стабилизации и срастания тел позвонков. При лечении заболеваний позвоночного столба износившийся межпозвонковый диск заменяется кейджем. Такая операция называется «межтеловой спондилодез».
Mantiz использует 3D-принтер по металлу EP-M250 от SHINING 3D для производства титановых 3D-печатных кейджей и их применения в хирургии имплантов. Кейджи разрабатываются по спецификации: размер, материал, форма и пористость являются жизненно важными для эффективности импланта. Законченный дизайн кейджей загружается в программное обеспечение принтера, где он готовится к печати. Используя всю площадь построения 3D-принтера EP-M250, за одну операцию печати можно изготовить более 50 индивидуальных имплантов. После имплантации окружающая костная и мышечная ткани начинают срастаться с имплантом, создавая прочную структуру в позвоночнике пациента.
Промышленный 3D-принтер по металлу EP-M250
«Мы завершили разработку более совершенного 3D-печатного титанового кейджа с помощью принтера EP-M250 для 3D-печати металлом. Результаты механических испытаний подтверждают безопасность и функциональность наших имплантов. Средняя закрытая пористость твердой титановой 3D-печатной детали составляет 3%. Это приводит к ускоренному прикреплению белковых и мезенхимальных стволовых клеток для сращения костей»,
— сообщает Хонвон Юн, изобретатель системы 3D-печати Partner и технический директор Mantiz.
Весь процесс от дизайна до печати и от печати до имплантации можно увидеть на изображениях ниже.
Процесс проектирования и 3D-печати: проектирование кейдж-импланта в профессиональной CAD-программе
Подготовка деталей в программном обеспечении для 3D-печати
Использование 3D-принтера по металлу EP-M250 от SHINING 3D
Процесс 3D-печати металлом в 3D-принтере
Созданные с помощью 3D-печати кейджи
Последующая обработка, в том числе термообработка, удаление опор, обработка поверхности, дезинфекция и т. д.
Только после серии механических испытаний кейдж, созданный посредством 3D-печати, можно применять в хирургии
После завершения полного цикла «проектирование — 3D-печать — постобработка — испытание» Partner можно использовать в хирургической операции. В настоящее время Partner уже применяется в лечении пациентов
Благодаря возможностям 3D-печати титановый кейдж Partner (со средней пористостью) успешно используется для оптимизации врастания кости при операции на позвоночнике со средним размером пор 630–730 мкм на поверхности, контактирующей с концевой пластиной тела позвонка, и средним диапазоном пористости частей сетки 70–80 %.
Сетка Partner, изготовленная на 3D-принтере EP-M250, под микроскопом
Вселенная 3D-печати стремительно расширяется, и пока технологии совершенствуются, развиваются и варианты их применения. Возможность изготовления деталей по индивидуальным параметрам собственными силами еще никогда не была столь доступной. Автомобильная, аэрокосмическая и медицинская отрасли в настоящее время используют 3D-печать в производстве, и в этом материале мы лишь немного коснулись того, на что способны аддитивные технологии. Специалисты компании «Диполь» готовы поделиться дополнительной информацией о том, как 3D-печать может применяться в повседневной работе.
