Возможности 3D-печати давно вышли за пределы традиционных сфер и занимают всё новые ниши, такие как мода, кулинария и даже медицина. Например, рентгенолог может создать точную 3D-копию позвоночника пациента, чтобы спланировать операцию до мельчайших деталей. А стоматолог легко воссоздаст сломанный зуб, что поможет ему сделать идеальную коронку.
Аддитивное производство полимеров, металлов и композитов — технология послойного наращивания и синтеза объектов. Оно имеет неоценимое значение для изготовления индивидуальных имплантатов, протезных принадлежностей и ряда других биомедицинских устройств. Биопечать позволяет строить сложные структуры с использованием живых клеток.
Создание средств для оказания первой помощи
Рисунок 1. Фиксатор для кисти
При производстве одноразовых фиксаторов для оказания первой помощи необходимо тщательно подбирать сырьё для печати. Инструменты фиксации должны быть безопасны и удобны, поэтому наиболее популярными материалами являются пластик, гипсовый и металлический порошки. Также необходимо обращать внимание на качество печати: неровные края, плохо скрепленные слои и другие неисправности могут сделать фиксаторы опасными.
Шаблоны шин и бандажных зажимов можно найти в свободном доступе на просторах веб-сайта Thingiverse. Он заполнен бесчисленным количеством 3D-моделей всех форм и размеров, которые не раз смогут выручить вас и ваших близких в непредвиденных ситуациях.
Рисунок 2. 3D-шина от windy98.
Шины — один из старейших медицинских инструментов для оказания первой помощи в мире. Они используются в качестве способа иммобилизации суставов, отлично подходят для эффективного срастания костей, а также локализации разрывов связок и мышц. Шина из пластика для запястья от windy98 легко надевается на кисть и препятствует сгибанию конечности. Её можно напечатать на принтере за 7-10 минут, но не забудьте скрепить модель жгутом, ремешком или обычной резинкой.
Протезы
Рисунок 3. Bionico Hand
Проект Bionico Hand — разработка француза Николя Юше, который использует бионическую руку с 18 лет. Миоэлектрический протез (термин придуман разработчиком) предназначен для людей с инвалидностью рук и направлен на то, чтобы вернуть им независимость в повседневной жизни. Во Франции эти устройства предоставляются системой социального обеспечения.
Рука полностью напечатана на 3D-принтере. В каждый палец продеты по две лески, которые соединяются с приводами. Их вращения контролируются мышечными датчиками. Они преобразуют сокращение мышц в электричество. Электронная плата Arduino обеспечивает связь между всеми элементами. Питание вырабатывается батареями LR6.
Рисунок 4. Протез ноги от компании UNYQ.
Компания UNYQ занимается массовым производством инновационных индивидуальных протезов. В помощь пациентам разработчики запустили приложение для создания собственных протезов: можно выбрать цвет, дизайн и материал будушего продукта. Затем в клинике проводятся измерения, и модель отдают в печать.
В 2021 году компания-производитель презентовала мультисенсорную гильзу— это часть протеза ноги, которая прикрепляется к неполной конечности. В неё интегрированы датчики для регистрации активности пользователя: шагомер и счётчик сожженных калорий. Это позволяет пользователям отслеживать свою физическую форму и на основе собранных данных планировать тренировки.
С помощью 3D-принтера можно напечатать целый экзоскелет, который помогает людям с ограниченными возможностями преодолевать повседневные трудности. Подробнее об этом и других видах 3D-протезов вы можете прочитать по следующим ссылкам: EXO-протезы, Экзоскелет.
Модели органов
Рисунок 5. Медицинская модель внутренних органов, напечатанная порошком PA12 на 3D-принтере HP
Список медицинских моделей, которые создаются с помощью 3D-принтера, огромен: от опухолей до моделей сердца со сложной гидродинамикой кровотока. Все они печатаются максимально точно, в натуральную величину. 3D-модели повышают качество и безопасность хирургических процедур, позволяют врачам тренироваться и практиковать различные подходы к лечению конкретного пациента. Время, сэкономленное в операционной, снижает вероятность дополнительных процедур и, как было доказано на практике, сокращает продолжительность пребывания пациентов в больнице на четверть от максимального срока.
В лаборатории катетеризации, в детской больнице Колорадо, кардиолог Дженни Забла использует технологии 3D-печати для создания «сувенирных моделей» — демонстрационных пособий для обеспокоенных родителей. Многие семьи не понимают, что не так с их ребенком, но благодаря 3D-моделированию врачи могут на примере уменьшенного органа показать, как выглядит сейчас сердце маленького пациента, какие есть отклонения и как будет проходить операция.
Рисунок 6. Полиграфическая лаборатория Университетской клиники Базеля
Существует широкий спектр принтеров, которые ориентированы именно на медицинскую нишу. В большинстве случаев каждый институт здравоохранения старается построить свою дорогостоящую полиграфическую лабораторию, но есть и бюджетные модели устройств, которые может приобрести каждый желающий.
Например, компания Stratasys недавно представила J850 Digital Anatomy — высокотехнологичный 3D-принтер, который обладает расширенными возможностями обработки биосовместимых материалов, а также большей скоростью печати, чем все его предшественники. Он может имитировать костные структуры, фиброзные ткани и связки, которые будет сложно отличить от настоящих. Такой точности удалось добиться благодаря трём запатентованным биомимицирующим материалам: GelMatrix, TissueMatrix и BoneMatrix. Фанаты эльфов в скором времени смогут рассчитывать на настоящие волшебные уши из принтера!
Рисунок 7. 3D-принтер J850 Digital Anatomy.
Количество медицинских моделей для 3D-печати растёт с каждым днём. Благодаря этому расширяются и возможности врачей по всему миру. А есть ли у вас идеи о том, как разработать совершенно новый проект, который поднимет современную медицину на новый уровень? Поделитесь ими в нашем сообществе ВКонтакте — мы с радостью поддержим любые начинания!
