3D spausdinimas medicinoje: galbūt mums nereikia gyvų organų

Jei norite paklausti, kas yra plačiausiai naudojamas 3D spausdinimas medicinos pramonėje, tai natūralu suskaičiuoti galūnes ir organus.

Žmogaus kūne labiausiai pakeičiamos yra galūnės, dantys ir pan. Pagrindinės šių dalių funkcijos padeda žmonių veiklai ir gyvenimui, o jų funkcijos yra pavienės, todėl struktūra yra gana paprasta. Be to, galūnių trūkumas teoriškai vargu ar daro didelį poveikį žmogaus gyvybei. Todėl protezai ir protezai yra dažni, o kai pasirodo 3D spausdinimo technologija, tai natūraliai taikoma šioje srityje.

Šiuo metu gyvenime 3D spausdinimo protezavimo technologija yra labai subrendusi ir plačiai naudojama. Anglijos mergaitė turi 3D delną, migruojančio darbuotojo kaukolė, ir net Australijos kompanija CSIRO gali pritaikyti titano krūtinkaulį ir šonkaulius, kad sukurtų 3D krūtinę.

Neseniai atliktas tyrimas parodė mums galimybę derinti AI ir 3D spausdinimą. Kalifornijos universiteto mokslininkų grupė Berkeley ir „Shuliwell Dental Laboratory“ pastatė „Universal Confrontation Network“ (GAN), kad automatiškai generuotų naujus karūnos dizainus. Jis prognozuoja naujos karūnos formą remiantis trūkstamų dantų skenavimu. Pirma, nuskaityta apatinio trūkstamo danties pusė, kad būtų sukurtas 2D vaizdas. Be to, nuskaityta ir priešinga žandikaulio pusė. GAN supranta atstumą tarp trūkstamų dantų ir užpildo spragą trimatėje erdvėje su nauju karūnos dizainu.

Galima tikėtis, kad GAN modeliavimo tikslumu ateityje 3D spausdinimas bus labiau suderintas su žmogaus fiziologinėmis savybėmis ir funkcine orientacija. Pavyzdžiui, lengviau išspręsti ertmės gavimo problemą, kad protezo įrengimas būtų patogesnis.

Jei galūnių, dantų ir kt. Spausdinimas yra paprastas, 3D spausdinimo organas gali būti sunkus. Ir susiję tyrimai taip pat vykdomi tvarkingai.

3D spausdinimo organų sudėtingumas yra dėl to, kad jų viduje yra daug kraujagyslių, ir kiekvienos organo organizavimas taip pat skiriasi. Pavyzdžiui, smegenys daugiausia susideda iš daugelio nervų audinių. Vis dar yra didelių techninių sunkumų, susijusių su spausdinimo ir nervinių audinių auginimu.

Tačiau gera žinia yra tai, kad 3D kepenys buvo išspausdinti ir išlikę. Amerikos biotechnologijų kompanija Organovo naudojo ląstelių 3D spausdinimo technologiją, norėdama atspausdinti ląstelių, reikalingų kepenyse, ląstelių kultūros kameroje. Po kultivavimo inde jis gali būti auginamas į normalų kepenį ir persodinamas į žmogaus kūną. Tačiau šio kepenų ląstelės po spausdinimo praranda savo veiklą ir tampa negyvomis ląstelėmis.

Be kepenų, taip pat tiriami organai, tokie kaip inkstai ir kasa. Mokslininkai paprastai tiki, kad iš tikrųjų funkcionalių ir nešiojamų 3D spausdintų organų pasiekimas trunka ne mažiau kaip 10 metų. Žmogaus organų transplantacijos plėtrai 10 metų nėra ilgas, bet ne per trumpas. Kai ši technologija taps realybe, pakeitimai, kuriuos jis atneš, bus revoliuciniai: žmonės, kuriems reikia chirurgijos, neturės menkai mirti, nes jie negali laukti gyvų organų, o organai taps prekėmis, kurios gali būti gaminamos masiniu būdu. Tai turės teigiamą poveikį sprendžiant gyvų organų trūkumą, pailginant žmogaus gyvenimą ir net kuriant naują organų tiekimo grandinę.

Operacija gali grįžti: nuo „vienkartinio“ iki „pasikartojančio“

3D spausdinimas Kita programa, turinti absoliučią pranašumą medicinos srityje, yra pagalbinė operacija.

Chirurgija yra labai rizikinga užduotis, ypač vidaus organų, pvz., Vidaus organų, apdorojimui. Tūkstančius metų gydytojai nenuilstamai stengėsi pagerinti chirurgijos sėkmę ir pagerinti pacientų gyvenimo kokybę.

Iš pradžių, kai nėra vizualinio medicinos prietaiso, jei gydytojai turi tam tikros problemos, jie gali atidaryti tik kūną, tada ištirti pažeidimo vietą ir atlikti operaciją. Šiame procese gydytojai, remdamiesi savo sukaupta patirtimi, gali tiksliai nustatyti. Tačiau žmogaus kūnas yra kitoks. Pagal instrumentus ir elektroninę įrangą gydytojai prieš operaciją gali nustatyti pažeidimus techninėmis priemonėmis. Lyginant su patirtimi, operacijos tikslumas labai pagerėjo.

Nesvarbu, ar tai yra pirmasis „vieno peilio“, ar vizualaus prietaiso palaimas, chirurgija turi vieną išskirtinį bruožą: vienkartinį.

Su 3D spausdinimo technologijos atsiradimu, chirurgija pradėjo turėti kitą funkciją: pakartojamumą.

Chirurgai Šiaurės Vakarų Bendrijos medicinos centre Čikagoje neseniai atliko operaciją smegenų naviko paciente, kuris yra 3D technologija. Apskritai smegenų detalės negali būti matomos plika akimi, o tai kelia daug rizikos smegenų navikų pašalinimui. Nustačius smegenis ir nustatant naviko vietą, gydytojai nustatė 3D smegenų paciento modelį. Tada per šį modelį gydytojai gali matyti kitas smegenų sritis, išskyrus navikus, ir žino visą operacijos sritį. Svarbiausia, kad per smegenų modelį, jie gali atlikti keletą simuliacinių pratimų prieš faktinę operaciją, kad išspręstų bet kokias galimas avarijas, vengdami liesti sveikas smegenų sritis, kurios gali būti netyčia sužeistos. .

Kinija taip pat padarė technologinius laimėjimus chirurgijoje 3D spausdinimo programose. Praėjusį mėnesį Nanjingo medicinos universiteto Antrosios giminingos ligoninės širdies ir kraujagyslių centras naudojo 3D spausdintos širdies technologiją, kad atkartotų širdies ligonio širdį, atrado sudėtingą kraujagyslių struktūrą širdyje ir imituoja skirtingas chirurgines procedūras. Galiausiai buvo sukurtas geriausias chirurginis planas ir vyko sklandžiai.

Tada, kai chirurgija keičiasi iš „vieno plaktuko į garsą“ į pakartotinai patikrinamą medicinos priemonę, tai neabejotinai gerokai pagerins operacijos sėkmės rodiklį ir sumažins riziką. Kita vertus, pakartotinai atliekant chirurginės procedūros modeliavimą, taip pat padidės gydytojo veiklos įgūdžiai, operacijos laikas bus labai sutrumpintas, o pacientas taip pat vengs ilgesnio veikimo.

Kryžiuodami kalnus reikia eiti į priekį

Be to, farmacijos pramonėje 3D spausdinimo technologija netgi bus naudojama siekiant, kad pacientai galėtų įsigyti vaistų pagal pareikalavimą; reabilitacijos įrangos, pvz., ortopedinių vidpadžių, klausos aparatų, gamyba; spausdinimo implantai, pvz., kaulai. Galima sakyti, kad 3D spausdinimo technologija visais aspektais veikia medicinos pramonės kryptį.

Tačiau 3D medicininis gydymas nėra tobula, ir vis dar yra keletas problemų, susijusių su jo skatinimu.

1. Materialinės problemos. Ankstesniais chirurginiais atvejais dažnai kilo problemų dėl implantų organizme, dėl kurio pacientas patyrė antrinį skausmą ar implantų problemas, arba žmogaus organizmo pažeidimus, kuriuos sukėlė implantas. Tada, kaip naujos technologijos, 3D spausdinimo technologija taip pat turi atsižvelgti į šią problemą. Jei tai tik spausdinimui, tai gali būti šiek tiek maža. Jei ji gali ištirti medžiagas, kurios yra labiau tinkamos žmogaus organizmui, ji taip pat taps svarbia technologijų likimo dalimi.

2. Prekybos skatinimo klausimai. Jei technologija yra tik vaza, jos likimas turi būti ilgalaikis. Tada 3D spausdinimui kai kuriose ligoninėse vis dar egzistuoja stiprus finansinis pajėgumas. Vidutinė 3D spausdinimo įranga rinkoje yra šimtai tūkstančių dolerių, o įrenginių kaina didesnėse tikslumo ligoninėse yra didesnė. Pavyzdžiui, aiškiai matomi medicininiai reikalavimai, susiję su 3D spausdinimo tikslumu, Japonijos gamintojo spausdintais 3D kepenų kraujagyslėmis, o įranga, kuri pasiekia tokį tikslumą, ligoninėms paprastai nepriimtina. Todėl technologijų ir technologijų plėtros stiprinimas ir įrangos sąnaudų mažinimas gali būti pagrindiniai veiksniai, lemiantys greitą skandinimo skatinimą.

3. Atspausdinkite organo kinetinę energiją. Šiuo metu, nors ant ląstelių gali būti sukurtas trumpalaikis kepenys, tai nėra funkcija, kuri nereiškia, kad ji turi kepenų funkciją. Tiesą sakant, aplinka, pavyzdžiui, indai, yra nepalyginamas su žmogaus kūnu, todėl farmakologinių tyrimų metu bus skirtumų. Be to, kaip padaryti deguonį ir maistines medžiagas transportuojančius kraujagysles problema. Jei ši problema neišspręsta, ląstelės išliks ilgai. Be to, šis 3D spausdinimo organas ateityje susidurs su žmogaus kūno atmetimo problema. Ar geriau prisitaikyti prie kūno nei dabartinis gyvas organas, ar jis nepriimamas? Mes visi nežinome.

O kai dalyvauja organas, kas nors kalbės apie etinius klausimus. Vis dėlto, kadangi būtent norint išgelbėti gyvybes, šio klausimo prieštaravimai neturėtų būti ypač griežti.

3D spausdinimas vis dar yra naujas dalykas medicinos pramonei. Mes nustatėme, kad kai sukuriama nauja technologija, medicinos pramonė negali laukti, kol ją išbandys. Šis aspektas atspindi medicininių klausimų įvairovę ir sudėtingumą, ir, kita vertus, atspindi žmogaus pagarbą ir baimę dėl gyvenimo. Ir ši pagarba gyvenimui taip pat taps neišsemiama varomoji jėga, skirta medicinos specialistams naudotis technologija, skirta kirsti kalnus.