Der 3D-Druck wird zu einem entscheidenden Werkzeug bei der Innovation von medizinischem Zubehör, Geräten und Verfahren, da er die steigende Nachfrage nach patientenspezifischen Produkten befriedigt. Die Fähigkeit der Technologie zu komplexem Design, Individualisierung, Zeit-/Kosteneffizienz und die Verfügbarkeit von sterilisierbaren, biokompatiblen Materialien haben in den letzten Jahren zu erheblichen Fortschritten in der Medizinbranche geführt. Hier sind einige Beispiele dafür, wie der 3D-Druck zu positiven Fortschritten geführt hat.
Übung macht den Meister
Der 3D-Druck bietet eine erschwingliche Möglichkeit, spezifische Modelle zu drucken, die ein präziseres Training für Chirurgen ermöglichen können. Modelle von Organen können beispielsweise in einem Material gedruckt werden, das menschlichem Gewebe ähnelt, wie z. B. Silikon, und können eine erschwinglichere und weniger belastende Quelle für Übungen sein als die Verwendung menschlicher Leichen. Dank CTs, MRTs und der 3D-Scantechnologie können Ärzte exakte Nachbildungen von Organen, Knochen oder anderen Teilen ihrer Patienten in 3D drucken, um ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, womit sie bei einer Operation oder Behandlung konfrontiert werden. Dies gibt ihnen die Möglichkeit, zu üben und eine verbesserte chirurgische Planung zu entwickeln, was die Operationszeit beschleunigen, weniger Infektionsrisiken schaffen und das Trauma des Patienten minimieren kann.
Chirurgische Instrumente
Bei jedem chirurgischen Eingriff ist höchste Präzision erforderlich, um den Erfolg sicherzustellen. Dank Rapid Prototyping und der Möglichkeit zur individuellen Anpassung ermöglicht der 3D-Druck Chirurgen den Zugang zu personalisierten und verfahrensspezifischen Instrumenten. Diese Instrumente können so verändert werden, dass sie besser zu den Händen des Chirurgen oder zur Anatomie des Patienten passen, und patientenspezifische chirurgische Führungen können die Genauigkeit und Effizienz erhöhen und so die chirurgischen Ergebnisse erheblich verbessern. Da Modifikationen an 3D-gedruckten Instrumenten schnell durchgeführt werden können, werden Ärzte mit funktionell verbesserten Instrumenten ausgestattet, die ihre Operationstechniken und den jeweiligen Eingriff erleichtern. Die Instrumente können je nach Bedarf in verschiedenen Materialien gedruckt werden, darunter Titan, Edelstahl sowie sterilisierbare biokompatible Kunststoffe. Das Potenzial für individuelle Anpassungen ist grenzenlos, und die Kosten steigen nicht unbedingt mit der Komplexität der Instrumente.
Prothesen
Auch die Prothetik profitiert enorm von der Möglichkeit, patientenspezifische Modelle zu erstellen, da deren Anpassung traditionell ein langwieriger und teurer Prozess ist. Der 3D-Druck zur Herstellung von Prothesen, die perfekt auf die Anatomie des Patienten zugeschnitten sind, ist eine kostengünstigere und schnellere Alternative. Prothesen können mit Hilfe des 3D-Drucks flexibel, stärker, weniger sperrig und einfach personalisiert werden. Die deutlich geringeren Kosten machen sie zu einer besseren Option für Kinder, die im Laufe ihres Wachstums Zugang zu neuen Prothesen benötigen. Mit berührungslosem 3D-Scannen und -Drucken lässt sich die Kieferprothetik einfacher als je zuvor herstellen. Augen-, Nasen- und Ohrenprothesen wurden mit Silikon gedruckt, um Patienten, die Gesichtsteile verloren haben oder ohne sie geboren wurden, perfekt zu passen und die Gesichtsgeometrie und -ästhetik wiederherzustellen. Die Anpassungsfähigkeit der 3D-Technologie wird sie auch weiterhin zu einem wichtigen Akteur bei der Innovation zukünftiger Prothetik machen.
Orthopädische Implantate
Der 3D-Druck trägt erheblich zur Weiterentwicklung orthopädischer Implantate bei. Die Möglichkeit der geometrischen Freiheit, die Anpassungsoptionen und die schnellen Iterationen haben das Potenzial, Implantate herzustellen, die besser als je zuvor zu den Patienten passen und somit deren Langlebigkeit und Komfort erhöhen. Die 3D-Technologie erleichtert auch die Herstellung poröser Knochenersatzgerüste, die ein natürliches Einwachsen und Anwachsen des Knochens ermöglichen.
Hörgeräte
Dank des 3D-Scannens können Hörgeräteschalen und Ohrstücke digital an exakte anatomische Vorgaben angepasst und maßgeschneiderte Stücke in Serie produziert werden. Dies hat das Potenzial, viel mehr Menschen als je zuvor Zugang zu Hörgeräten mit optimaler Passform zu verschaffen, und zwar dank der Digitalisierung des Designprozesses.
Testen / Corona-Abstriche
Mit der Ausbreitung von COVID-19 sah sich die Gesundheitsbranche aufgrund der Schließung traditioneller Zulieferer mit einem unüberwindbaren Versorgungsengpass konfrontiert. Der 3D-Druck konnte viele dringende Bedürfnisse befriedigen, indem er PSA-Zubehör und Teile für Beatmungsgeräte in einer erstaunlichen Geschwindigkeit produzierte. Die Designs von Gesichtsschutzschilden wurden schnell optimiert und zu Tausenden gedruckt, um Mitarbeiter im Gesundheitswesen und in Betrieben zu schützen, die einer Exposition ausgesetzt sind. Sterilisierte Nasentupfer wurden ebenfalls schnell hergestellt, um die Testmöglichkeiten zu verbessern. Die Schnelligkeit und Effizienz des 3D-Druckverfahrens machte es zu einem entscheidenden Werkzeug, um den Mangel an medizinischen Notfällen sofort zu beheben.
Gewebekonstruktion
Bei der Gewebekonstruktion geht es darum, neue Wege zur Entwicklung oder Regeneration von beschädigtem Gewebe zu finden und Modelle zu schaffen, die zur Untersuchung der Gewebeentwicklung oder zum Screening von Medikamenten verwendet werden können. Um Gewebe zu regenerieren oder wachsen zu lassen, muss ein geeignetes Gerüst die richtige Umgebung für das Wachstum bieten. Das 3D-Bioprinting bietet mehr Kontrolle als herkömmliche Methoden und ermöglicht die Herstellung strukturell und biologisch komplexer Konstrukte und Gerüste, um das Tissue Engineering mit Hilfe von Biotinten zu erleichtern. Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute haben eine Möglichkeit entwickelt, lebende Haut in 3D zu drucken, indem sie zwei Sätze von Biotinten verwenden. Die Blutgefäße der 3D-gedruckten Haut, die auf den Rücken von immundefizienten Mäusen verpflanzt wurden, übertrugen erfolgreich Blut und Nährstoffe in die Blutgefäße der Mäuse. Obwohl diese Forschung noch nicht ganz reif für den Einsatz beim Menschen ist, ist sie eines von vielen Beispielen für das immense Potenzial des 3D-Drucks im Bereich der Live Gewebekonstruktion.
Medizinische Materialien für den 3D-Druck
Für das 3D Drucken von medizinischen Geräten ist es besonders wichtig, dass das Material je nach Anwendung mit einem biologischen System kompatibel ist. Instrumente müssen sterilisierbar und stabil sein, Implantate oder andere Teile, die in den Körper eingesetzt werden sollen, müssen biokompatibel und korrosionsbeständig sein. Der 3D-Druck bietet viele Kunststoffe und Metalle, die sich dafür eignen. Nylon PA-12 ist haltbar, sterilisierbar und korrosionsbeständig und ist außerdem eines der günstigsten medizinischen Materialien, die verwendet werden können. Edelstahl ist ebenfalls biokompatibel und gut für chirurgische Instrumente und temporäre Implantate geeignet.
Der 3D-Druck entwickelt sich schnell zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der medizinischen Industrie, wo Personalisierung und Präzision entscheidend sind. Von verbesserter chirurgischer Planung und Werkzeugen über besser passende Prothesen und Implantate bis hin zu fortschreitender Geweberegeneration - der 3D-Druck wird das Potenzial, Leben zu verbessern und zu retten, nur weiter steigern.
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