3D tisk v lékařství: Možná už nepotřebujeme živé orgány

Pokud se chcete zeptat, co je nejrozšířenější 3D tisk v lékařském průmyslu, pak je přirozené počítat končetiny a orgány.

V lidském těle je nejdražší povahou končetiny, zuby a podobně. Hlavní funkce těchto částí pomáhají lidem jednat a žít a jejich funkce jsou jednoduché, takže struktura je poměrně jednoduchá. Navíc, neúplnost končetin teoreticky sotva má významný vliv na lidský život. Proto jsou protetické a zubní protézy běžné a jakmile se objeví technologie 3D tisku, je přirozeně aplikována na toto pole.

V současné době je 3D tisk protetická technologie velmi vyspělá a široce používaná. Dívka v Anglii má 3D dlaň, migrující pracovník má lebku, a dokonce i australská společnost CSIRO může přizpůsobit hrudník a žebra titanu pro vytvoření 3D hrudi.

Nedávná studie nám také ukázala možnost kombinování AI a 3D tisku. Tým vědců z University of California v Berkeley a Shuliwell Dental Laboratory vytvořili Universal Confrontation Network (GAN), která automaticky generuje nové návrhy korun. Předpovídá tvar nové koruny na základě skenování chybějících zubů. Nejprve se naskenuje strana mandibulárního chybějícího zubu, aby se vytvořil 2D obraz. Dále se naskenuje opačná strana čelistí. GAN rozumí vzdálenosti mezi chybějícími zuby a vyplňuje mezeru ve 3D novým designem korunky.

Lze očekávat, že s přesností GAN modelování bude budoucí 3D tisk více odpovídat lidským fyziologickým vlastnostem a funkční orientaci. Například problém přijímání dutiny může být lépe vyřešen, takže instalace protézy je pohodlnější.

Pokud je tisk končetin, zubů atd. Snadný, pak může být 3D tiskový orgán tvrdý. A související výzkum se také provádí řádným způsobem.

Obtížnost 3D tiskových orgánů je způsobena velkým počtem krevních cév v nich a organizace každého orgánu je také odlišná. Například, mozek je hlavně složen z velkého množství nervových tkání. Stále existují velké technické obtíže při dosahování tisku a kultivace nervových tkání.

Ale dobrá zpráva je, že 3D játra byla vytištěna a přežila. Americká biotechnologická společnost Organovo použila technologii tisku 3D buněk pro tisk buněčné tkáně potřebné v játrech v komoře pro buněčné kultury. Po kultivaci v nádobě může být pěstován do normálně tvarovaných jater a transplantován do lidského těla. Buňky jater však po vytištění ztrácejí svou aktivitu a stávají se mrtvými buňkami.

Kromě jater jsou studovány také orgány jako ledviny a slinivka břišní. Výzkumníci obecně věří, že trvá nejméně 10 let, než se dosáhne skutečně funkčních a přenosných 3D tištěných orgánů. Pro rozvoj transplantace lidských orgánů není 10 let dlouhá, ale ne příliš krátká. Jakmile se tato technologie stane realitou, změny, které přináší, budou revoluční: lidé, kteří potřebují operaci, nebudou muset zoufale umírat, protože nemohou čekat na živé orgány a orgány se stanou komoditami, které mohou být masově vyráběny. To bude mít pozitivní dopad na řešení nedostatku živých orgánů, prodloužení lidského života a dokonce vytvoření nového průmyslového řetězce zásobování orgány.

Chirurgie se může vrátit: od "jednorázové" po "opakovanou"

3D tisk Další aplikací, která má v oblasti medicíny absolutní výhodu, je asistovaná chirurgie.

Chirurgie je vysoce rizikový úkol, zejména pro vnitřní zpracování vnitřních orgánů, jako jsou vnitřní orgány. Lékaři se již tisíce let neúnavně snaží o to, jak zlepšit úspěšnost operací a zlepšit kvalitu života pacientů.

Zpočátku, když neexistuje žádný vizuální zdravotnický prostředek, pokud mají lékaři problém s určitou částí, mohou tělo otevřít pouze první, pak prozkoumat umístění léze a provést operaci. V tomto procesu se lékaři spoléhají na své nahromaděné zkušenosti, aby přesně lokalizovali. Lidské tělo je však jiné. Lékaři mohou pod dohledem přístrojů a elektronických zařízení stanovit léze prostřednictvím technických prostředků před operací. Přesnost operace je ve srovnání se zkušenostmi výrazně zlepšena.

Ať už se jedná o počáteční "jednorázový přímý" nebo vizuální požehnání, operace má jednu odlišnou vlastnost: jednorázovou.

S příchodem 3D technologie tisku, chirurgie začala mít další rys: opakovatelnost.

Lékaři v Northwest Community Medical Center v Chicagu nedávno provedli operaci na pacientovi s nádorem mozku, což je 3D technologie. Obecně, detaily mozku nemohou být viděny pouhým okem, který přidává hodně rizika k odstranění mozkových nádorů. Poté, co byl mozek naskenován a bylo určeno umístění nádoru, vytvořili lékaři 3D model pacientů s mozkem. Pak prostřednictvím tohoto modelu mohou lékaři vidět jiné oblasti mozku než tumory a znát celou oblast operace. Nejdůležitější je, že prostřednictvím konstrukce modelu mozku mohou provádět několik simulačních cvičení před samotnou operací, aby se vypořádali s případnými případnými případy a zároveň se nedotýkali zdravých oblastí mozku, které mohou být náhodně zraněny. .

Čína také učinila technologické průlomy v chirurgii v aplikacích 3D tisku. Minulý měsíc kardiovaskulární centrum druhé přidružené nemocnice Nanjing Medical University použilo technologii 3D tištěného srdce k replikaci srdce srdce pacienta, objevování komplexní cévní struktury v srdci a simulaci různých chirurgických postupů. Nakonec byl vyvinut nejlepší chirurgický plán a postupoval hladce.

Pak, když se operace změní z „jednoho kladiva na zvuk“ na opakovatelné lékařské prostředky, nepochybně výrazně zlepší úspěšnost operace a sníží riziko. Na druhé straně, opakovanou simulací chirurgického zákroku, se také zvýší operační způsobilost lékaře, doba operace se výrazně zkrátí a pacient se také bude vyhýbat delšímu provozu.

Křižovat kopce, musíte jít proti větru

Technologie 3D tisku bude navíc použita ve farmaceutickém průmyslu, aby se dosáhlo možnosti pacientů, kteří tisknou drogy na vyžádání; Výroba rehabilitačních zařízení, jako jsou ortopedické vložky, naslouchadla; tiskové implantáty, jako jsou kosti. Lze říci, že technologie 3D tisku ovlivňuje směr lékařského průmyslu ve všech aspektech.

Nicméně, 3D lékařské ošetření není dokonalé, a tam je ještě několik problémů v jeho propagaci.

1. Materiálové problémy. V předchozích chirurgických případech se často vyskytly problémy s implantáty v těle, které způsobily pacientovi sekundární bolest nebo problémy s implantátem nebo poškození lidského těla způsobené implantátem. Jako nová technologie pak musí technologie 3D tisku tuto otázku také zvážit. Pokud je to jen pro tisk, mohlo by to být trochu malé. Pokud dokáže zkoumat materiály, které jsou pro lidské tělo vhodnější, stane se také důležitou součástí osudu technologie.

2. Otázky propagace komercializace. Pokud je technologie jen vázou, musí být její osud trvalý. Pro 3D tisk pak stále existuje v některých nemocnicích se silnou finanční silou. Průměrná 3D tisková zařízení na trhu jsou stovky tisíc dolarů a náklady na vybavení v nemocnicích s vyššími požadavky na přesnost jsou vyšší. Například lékařské požadavky na přesnost 3D tisku, cév na 3D játrech vytištěných japonským výrobcem jsou jasně viditelné a zařízení, které dosahuje takové přesnosti, je obecně nepřijatelné pro nemocnice. Posílení výzkumu a vývoje technologií a snížení nákladů na vybavení proto může být klíčovým faktorem jeho rychlé podpory potopení.

3. Vytiskněte kinetickou energii orgánu. V současné době, ačkoliv mohou být skromnými buňkami vytvořeny játra s krátkou životností, není to funkce, která neznamená, že má jaterní funkci. Ve skutečnosti je prostředí, jako je nádobí, nesrovnatelné s lidským tělem, takže budou rozdíly ve farmakologickém testování. Problémem je také způsob, jak udělat krevní cévy, které transportují kyslík a živiny. Pokud tento problém není vyřešen, buňky nebudou dlouho přežít. Kromě toho bude tento 3D tiskový orgán také čelit problému odmítnutí lidského těla v budoucnu. Je lepší se přizpůsobit tělu, než je současný živý orgán, nebo není akceptován? Všichni jsme neznámí.

A jakmile se jedná o orgán, někdo bude mluvit o etických otázkách. Vzhledem k tomu, že je lepší zachraňovat životy, by však diskuse o této otázce neměla být obzvláště tvrdá.

3D tisk je pro zdravotnický průmysl stále novou věcí. Zjistili jsme, že kdykoliv je vytvořena nová technologie, zdravotnický průmysl se nemůže dočkat, až to zkusí. Tento aspekt odráží rozmanitost a složitost zdravotnických problémů a na druhé straně odráží lidský respekt a úctu k životu. A tato úcta k životu se také stane nevyčerpatelnou hybnou silou lékařů, kteří používají technologii k překonání kopců.