پرینتر سه بعدی در پزشکی و مهندسی پزشکی انقلابی پر از اتفاق خارق العاده رقم زده است. ساخت اعضای بدن در مهندسی پزشکی با چاپ سه بعدی و کاربرد های جالب دیگر چاپ سه بعدی باعث تحول و تقویت صنایع مختلف می شود و صنعت پزشکی نیز از این قاعده مستثنی نیست.
مزایای بیشماری در استفاده چاپ سه بعدی در پزشکی وجود دارد که زمینه بهبود و نجات جان بیمار را فراهم می کند. کاربردهای پزشکی برای چاپ سه بعدی به سرعت در حال گسترش هستند و انتظار می رود که مراقبت های بهداشتی را متحول کند. استفاده های پزشکی برای چاپ سه بعدی ، چه واقعی و چه بالقوه ، می توانند در چند دسته گسترده قرار بگیرند .
پرینتر های سه بعدی در پزشکی
تقریباً ۱۳٪ از کل درآمد چاپ سه بعدی از صنایع پزشکی است. از پروتزهای ساخته شده تا راهنماهای جراحی ، تعداد بسیاری از کاربردهای پزشکی برای فناوری ساخت مواد افزودنی توسط پرینتر های سه بعدی در پزشکی تعجب آور است.
انعطاف پذیری ارائه شده توسط تکنولوژی چاپ سه بعدی به متخصصان پزشکی این امکان را می دهد تا دستگاه ها و لوازم جان بیمار مانند پروتزها را با هزینه ای مناسب تهیه کنند. در حال حاضر صنعت پزشکی برای تولید مواد افزودنی و استفاده از پرینتر های سه بعدی در اولویت اول قرار دارند.
برنامه های چاپ سه بعدی در پزشکی باعث بهبود و افزایش کیفیت زندگی افراد می شوند.
مزایای چاپ سه بعدی در صنعت پزشکی
فرآیندهای اسکن دقیق و تصویربرداری یکی از قسمت های ضروری در صنعت پزشکی است. حتما میدانید که از اسکن لیزر برای گرفتن تصاویر دقیق از سطح یک سوژه استفاده می شود ، در حالی که از اسکن CT و تصویربرداری MRI برای دستیابی به تصاویری از استخوان ها و بافت ها استفاده می شود.
نرم افزار های مدرن پرینتر های سه بعدی میتوانند در مدت کوتاه و به طور دقیق، این تصاویر پزشکی را به مدل های کامل تبدیل کند و بعد از آن پزشکان توسط چاپ سه بعدی از آنها استفاده کنند. از خدمات چاپ سه بعدی در صورت تقاضا می توان برای ساخت سریع تجهیزات پزشکی برای بیماران نیازمند استفاده کرد.
پرینترهای سه بعدی صنعتی
پرینتر سه بعدی صنعتی در ابعاد بزرگ تر و با دقت بهتری کار چاپ را انجام می دهد و از آن جایی که پزشکی گاها نیازمند جزئیات بسیار زیاد و البته ابعادی به اندازه پای انسان دارد، آشنایی با این پرینتر هم برای شما مفید خواهد بود.
۱-دقت بالا در فرآیند کار
چاپ سه بعدی نقش مهمی در آموزش پزشکان آینده و آماده سازی برای انجام عملیات واقعی دارد. تصاویر ۲D مفید هستند. با این حال ، آنها تجسم کمی دارند و بخشی واقعی از انسان را نشان نمی دهند.
از طرف دیگر ، چاپ سه بعدی ، مدلهایی را ارائه می دهد که به نظر واقعی می رسند و از قطعات واقعی انسان تقلید می کنند. این امر باعث می شود فرآیند عملیاتی دقیق تر و موثرتر شود.
۲-فناوری پیشرفته
پزشکان در آینده می توانند در ساخت اندام ها توسط پرینتر های سه بعدی اقدام کنند. آموزش قطعات چاپی مانند اندام های انسان ، کیفیت مهارتهایی را که پزشکان در طول آموزش و معالجه پزشکی بیماران به دست می آورند ، افزایش می دهد.
با اینکار خیلی از مریض ها را با بیماری های که تا الان درمانی برای آنها کشف نشده را میتوان بهبود بخشید.
۳-مراقبت ساده از اجزا ساخته شده
پرینترهای سه بعدی پروتزهایی با هزینه کم ایجاد می کنند که افراد به آنها احتیاج دارند ، به عنوان مثال: برای افرادی که توانایی خرید پروتز را ندارند ، یک راه حل مقرون به صرفه است که یک جزء از اندام آنها را طراحی و چاپ کند. تجهیزات پزشکی کم هزینه در کشورهای فقر زده و مناطق دور افتاده دارای اهمیت بالایی است.
اما اگر از فناوری پرینتر های سه بعدی استفاده شود میتوان به راحتی هر بیماری را درمان کرد. چاپ سه بعدی باعث می شود بدون نیاز به حمل و نقل دائم تجهیزات پزشکی، تنها با یک دستگاه در محل تمام تجهیزاتی که پزشکان به آن نیاز دارند را تولید کرد.
۴-روشی مقرون به صرفه در مدت زمان کم
چاپ سه بعدی امکان چاپ تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی سه بعدی را نیز فراهم می کند. همینطور امکان چاپ قطعات پلاستیکی سه بعدی تجهیزات وجود دارد.
استفاده از تکنولوژی پرینتر سه بعدی هزینه و زمان صرف شده در انتظار دریافت دستگاه پزشکی جدید از تأمین کنندگان خارجی را به شدت کاهش می دهد و میتوان هر اندازه که تجهیزات پزشکی نیاز بود بدون صرف وقت و هزینه بالا با استفاده از آن تولید کرد.
علاوه بر این ، فرایند تولید و کاربردهای بیشتر نیز آسان تر است. اینکار باعث میشود تا تمام تجهیزات پزشکی ساخته شده را به هر منطقه ای که نیاز است ارسال کرد.
۵-سفارشی سازی شده
ساخت پروتز برای یک بیماربه روش سنتی بسیار گران است زیرا آنها باید برای فرد شخصی سازی و به صورت تک تولید شوند. چاپگرهای سه بعدی به کاربران آزادی انتخاب می دهند.
به عنوان مثال بیمار میتواند طرح ها ، فرم ها ، اندازه و رنگ پروتزهای مختلف را ببنید و هرکدام را که خواست انتخاب کند. این کارباعث می شود هر قطعه چاپی سه بعدی که ساخته میشود مختص یک نفر باشد.
پرینترهای سه بعدی این مزیت را هم دارند که پروتزها با قیمتی پایین تر به صورت گسترده تر و بیشتر در دسترس قرار گیرند.
چاپ سه بعدی در پزشکی
چاپ سه بعدی روشی است که در آن اشیاء با چسباندن مواد و یا رسوب دادن مواد از قبیل پلاستیک ، فلز ، سرامیک ، پودرها ، مایعات یا حتی سلولهای زنده ساخته می شوند.
این فرآیند چاپ را همچنین به عنوان ساخت مواد افزودنی (AM) ، نمونه سازی سریع (RP) یا فناوری با فرم آزاد جامد (SFF) می نامند. با تمام اینها در صنعت پزشکی استفاده های زیادی از پرینتر های سه بعدی شده است.
ساخت بافت و اندام. ایجاد پروتزهای سفارشی ، ایمپلنت ها و مدلهای آناتومیک و همچنین تحقیقات دارویی با استفاده از پرینتر های سه بعدی انجام میشود.
بزرگترین مزیتی که چاپگرهای سه بعدی در کاربردهای پزشکی ایجاد می کنند ، آزادی در میزان تولید محصولات و تجهیزات پزشکی آن هم به صورت سفارشی است.
توانایی تولید قطعات پزشکی با پرینتر سه بعدی
توانایی تولید قطعات خاص بیمار به طور مستقیم از داده های اسکن توسط پرینتر های سه بعدی یک مزیت بارز است. که با اکثر تکنیک های ساخت معمولی و به روش سنتی مقرون به صرفه نیست.
این قطعات مناسب از طریق نرم افزاری امکان پذیر است که اسکنهای بیمار با استفاده از تکنیک هایی مانند توموگرافی کامپیوتری (CT) ، تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) و اسکن لیزر را به پرونده های سه بعدی و طرح های سه بعدی تبدیل می کند.
بعد از این مرحله میتوان طرح را به دستگاه پرینتر سه بعدی داد و بعد با استفاده از مواد اولیه مخصوص طرح مورد نظر را ساخت. در این جا چند مورد را که میتوان از پرینتر های سه بعدی استفاده کرد را بیان میکنیم.
ابزار یادگیری جراحی
در حالی که بیشترین تمرکز برای چاپ سه‌بعدی در صنعت پزشکی در مورد کاشت و وسایل پزشکی مورد استفاده بیماران بوده است ، یکی از بزرگترین مسئله ای که پزشکان بر آن تاکید دارند روی تکثیر آناتومیک انسان متمرکز شده است.
قبل تر ها از جثه حیوانات و نمونه های آزمایشگاهی برای دیدن بافت بدن و همینطور یادگیری جراحی استفاده میکردند. این گزینه ها دارای چندین نقص بود از جمله : عرضه محدود ، هزینه زیاد و جا برای نگه داشتن ، عدم وجود آسیب شناسی در مدل ها ، ناسازگاری با آناتومی انسان و عدم توانایی در نمایش دقیق ویژگی های بافتی انسانهای زنده است.
پزشکان اکنون از مدلهای تولید شده توسط AM از داده های اسکن بیماران توانسته اند تا بافت ها و آناتومی بدن انسان را توسط دستگاههای پرینتر سه بعدی بسازند.
از این روش برای بهبود تشخیص بیماری ها ، تصمیم گیری در مورد روشهای درمانی ، برنامه ریزی و در بعضی موارد حتی قبل از انجام اقدامات درمانی در زمان جراحی استفاده می کنند.
این مدل ها به پزشکان کمک می کنند تا آناتومی بیمار را که درک آن دشوار است از نزدیک دیده و با دقت بیشتر کار کنند.
ساخت ابزار جراحی
پزشکان و جراحان میتوانند ابزاری را که در جراحی نیاز دارند ولی در دسترسشان نیست را ، با استفاده از نرم افزار طراحی کرده و با دستگاههای پرینتر سه بعدی آن را بسازند.
در خیلی مواقع بعضی جراحی ها به دلیل نبود ابزار های مناسب ممکن نیست ، اما با استفاده ار چاپگر های سه بعدی میتوان با هزینه کمتر و زمان کمتر ابزار های لازم را ساخت.
۷ قسمت بدن که هم اکنون توسط پرینتر سه بعدی قابل ساخت است:
همین چند سال پیش ، ایده چاپ یک قسمت بدن به نظر می رسید چیزی علمی و تخیلی است. اکنون این کار واقعیت است و نه فقط برای آزمایشگاههای تحقیقاتی پیشرفته.
برخی از خلاقیت های شگفت انگیز با استفاده از پرینترهای سه بعدی به راحتی در دسترس و به آسانی ساخته می شوند. در این قسمت ۷ قسمت از بدن را که هم اکنون میتوان با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخت معرفی میکنیم.
۱-چشم بیونیک
محققان دانشگاه مینه سوتا یک نمونه سه بعدی از چشم اولیه بیونیک را چاپ کردند. این چشم ساخته شده مجموعه ای از فوتودکتورهای نیمه هادی است که از پلیمر ساخته شده و روی یک نیمکره شیشه ای چاپ شده است.
تحقیقات آنها به تازگی در Advanced Material منتشر شده است. چشمان بیونیک معمولاً به عنوان علمی تخیلی تصور میشدند ، اما هم اکنون میتوان از چاپگر های سه بعدی برای ساخت آنها استفاده کرد.
در تحقیقات مربوط به بینش چشم ، محققان در انگلستان از سلولهای بنیادی برای چاپ سه بعدی قرنیه انسان استفاده کرده اند.
۲-دندان ضد باکتری
محققانی در گرونینگن هلند ، نه تنها یک دندان با پرینتر سه بعدی ساختند بلکه دندانی را ساختند که باکتری را نیز از بین میبرد. مواد دندان از رزین های مصنوعی معمولی با یون های آمونیوم کواترنر با بار مثبت ساخته شده است.
هنگامی که این ماده با غشای باکتری با بار منفی روبرو می شود ، میکروب ها را از بین می برد. محققان دریافتند که ۹۹٪ باکتریهای موجود در پلیمر ضد باکتریایی که تولید کردند.
۳-قلب
دانشمندانی در سوئیس یک قلب سیلیکونی به صورت سه بعدی چاپ کرده اند که مانند قلب واقعی انسان کار کرده و پمپاژ میکند. یکی از محقیق در این زمینه به نام Nicholas Cohrs گفته است که: هدف ما این است که قلب مصنوعی ایجاد شود که تقریباً به اندازه قلب بیمار باشد و از قلب انسان تا حد ممکن از لحاظ شکل و عملکرد تقلید کند.
هنگامی که محققان عملکرد قلب پرینت سه بعدی را ارزیابی کردند ، نتیجه گرفتند که این قلب بسیار شبیه قلب انسان است و مانند قلب انسان نیز حرکت می کند ، اما قبل از بیرون آمدن زیر فشار فقط حدود ۳۰ تا ۴۵ دقیقه طول می کشد. اما هنوز به نتیجه قطعی برای ساخت یک قلب مانند قلب انسان نرسیده اند.
۴-پوست
محققان در کانادا چاپگر سه بعدی دستی را ایجاد کرده اند که برای پوشاندن و بهبود زخم های عمیق ورق های باریک از بافت پوست ایجاد می کند.
این اولین دستگاهی است که باعث ایجاد بافت صورت به صورت یکجا می شود و می تواند مراقبت از سوختگی را متحول کند.
پرینترهای سه بعدی در جراحی های زیبایی
محققان در نظر دارند تا اندازه نوارهای چاپی را برای پوشش مناطق زخم بزرگتر گسترش دهند.
۵-گوش بیونیک
دانشمندان دانشگاه پرینستون نیویورک ، گوش بیونیک را با استفاده از پرینتر سه بعدی چاپ کرده اند که ترکیبی از آنتن کویل کوچک با غضروف است.
محققان به این نتیجه رسیده اند که گوش می تواند فرکانس های رادیویی را بسیار فراتر از حد توانایی طبیعی انسان است را بشنوند. دانشمندان با استفاده از یک پرینتر سه بعدی خارج و با استفاده از غضروب گوساله و مواد مورد نیاز این گوش بیونیک را ساختند.
این نخستین باری است که از چاپ سه بعدی به طور موثری برای بافت درهم آمیخته با تکنولوژی الکترونیک استفاده می شود. در اصل ، گوش بیونیک می تواند برای ترمیم یا تقویت شنوایی انسان مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال ، دانشمندان هشدار دادند که هنوز هم باید کارها و آزمایشهای بعدی انجام شود تا این فناوری برای بیماران استفاده شود.
۶-استخوان الاستیک
اگر بیمار شما کودکی در حال رشد است که به کاشت استخوان یا ترمیم نیاز دارد ، یک استخوان الاستیک می تواند انتخاب بسیار خوبی باشد.
استخوانهای مصنوعی ۳ بعدی چاپ شده موجود هستند که به سرعت بازسازی و رشد استخوان ها بسیار کمک میکنند. تاکنون استخوان هایپرلستیک با موفقیت در بدن انواع حیوانات کاشته شده اند.
بنابراین میتوان متوجه شد که فرایند چاپ سه بعدی می تواند هر شکل از استخوان را که لازم است برای هر بیماری به صورت شخصی بسازد.
۷-تخمدان
یک تیم از دانشمندان دانشکده پزشکی وسترن تخمدانهای چاپی سه بعدی ایجاد کرده اند. تخمدانهای بیوپروستیک در موشهای استریل شده ، که قادر به تخمک گذاری و توله سگهای زنده بودند ، کاشته شدند. این کاشت توسط پزشکان با موفقیت همراه بوده است.
تخمدانهای پرینت سه بعدی از ژلاتین ساخته شده بودند ، یک هیدروژل بیولوژیکی حاصل از کلاژن ، که در هر دو تخمدان انسان و موش بسیار زیاد است.
هدف از توسعه تخمدانهای بیوپروستیکی و ساخت آنها توسط پرینتر های سه بعدی، کمک به احیای باروری و تولید هورمون در افرادی که مبتلا به سرطان بوده اند و ممکن است عملکرد تخمدان کمتری را نسبت به افراد عادی داشته باشند بوده است.
پرینتر های سه بعدی در ابزار پزشکی
با چاپ فلزی سه بعدی ، بیشتر ابزارهای جراحی و دستگاههای پزشکی قابل چاپ به صورت سه بعدی هستند. چاپ سه بعدی در حقیقت این ابزارها را به شکلی استریل تر تولید می کند و ۱۰ برابر کمتر از معادل ابزار فلز ضدزنگ که میسازند هزینه دارد.
چاپ سه بعدی همچنین امکان جایگزینی سریع ابزارها را در صورت نیاز امکان پذیر می کند.
آینده پزشکی با پرینتر سه بعدی
چاپ سه بعدی در پزشکی باعث سرعت بخشیدن به صنعت پزشکی و همچنین مراقبت های بهداشتی است. این تکنولوژی روز به روز در صنعت پزشکی بیشتر میشود.
با این تکنولوژی میتوان در هر کجا و در هر زمان به هر ابزار پزشکی دسترسی داشت. چاپ سه بعدی در تعدادی از زمینه های مختلف از جمله دارو به ابزاری مفید و بالقوه تبدیل شده است.
پیشرفتهای پزشکی که با استفاده از چاپ سه بعدی ایجاد شده اند در حال حاضر قابل توجه و هیجان انگیز هستند. مانند اجزای بدنی که در بالا معرفی کردیم.
در آینده ای نه چندان دور خواهیم دید که بدن انسان به طور کامل توسط پرینتر های سه بعدی چاپ خواهد شد.
کلام آخر:
چاپ سه بعدی ممکن است برای بعضی ها غیرقابل تحمل به نظر برسد ، خصوصاً وقتی مهندسی پزشکی را در چاپ سه بعدی اعمال می کنید. به طور کلی ، چاپ سه بعدی شامل گرفتن یک مدل دیجیتالی یا طرح ساخته شده از طریق نرم افزار است.
برخی از باورنکردنی ترین کاربردها برای چاپ سه بعدی در حوزه پزشکی توسعه یافته است که میتوانید بیشتر درباره آن مطالعه کنید.
با این حال ، پیشرفت های سریع محققان و مهندسان زیست پزشکی طی چند سال کوتاه ، ساخت تمام اجزای بدن و همینطور ساخت ابزار های پزشکی به زودی یکی از مواردی است که به صورت عینی قابل مشاهده است و اصلا دور از ذهن نیست.
شما میتوانید برای مشاوره درباره پرینتر های سه بعدی مجموعه هرمس با کارشناسان این مجموعه تماس بگیرید و صنعت خود را هر چه زودتر با این تکنولوژی پیشرفته آشنا کنید. موفقیت با این فناوری در دسترس شماست.
