hirdetés
hirdetés

MediTech

3D-s eljárások az orvostechnikában

A március 11. és 15. között Düsseldorfban megrendezendő Metav nemzetközi gyártástechnológiai és automatizálási szakvásár kiemelkedő kísérőrendezvénye lesz a Metal meets Medical, amely idén a generatív eljárások orvostechnikai alkalmazására fókuszál.

hirdetés

A 3D-s nyomtatás alapjában nem jelent újdonságot, hiszen gyors prototípusgyártásban való alkalmazása közel másfél évtizedes múltra tekint vissza (a rétegről rétegről történő építkezés szabadalmát egyébként már 1984-ben bejegyeztették). Sokkal időszerűbbek a további fejlődési lépcsők: a közvetlen szerszámozás és a direkt (sorozat)gyártás profitálása a generatívnak is nevezett eljárásokból és berendezéseiből.

A nemzetközi színtéren vezető információtechnológiai kutató és tanácsadó cég, a Gartner által 2012-ben közzétett „szenzációgörbén” a legnagyobb várakozásokkal övezett technológiák között már a csúcson szerepelt a 3D-s nyomtatás. (Az elmúlt év egyébként ennél is nagyobb figyelmet keltő eredményt hozott: 2013-ban először vált ketté a 3D-s nyomtatás területe a már viszonylag elterjed ipari alkalmazásokra és a legújabb szenzációt jelentő otthoni felhasználásra.)

A tavaly közzétett szenzációgörbén a 3D-s nyomtatás ipari alkalmazása a megvalósulás fázisában, a fogyasztói vetület pedig a várakozások csúcsán szerepel
A tavaly közzétett szenzációgörbén a 3D-s nyomtatás ipari alkalmazása a megvalósulás fázisában, a fogyasztói vetület pedig a várakozások csúcsán szerepel

Ezért is megalapozott a döntés, miszerint az Erfurti Vásár több mint tízéves rendezvénye, a gyors technológiákkal foglalkozó Rapid.Tech (valamint ennek fogyasztói vetülete, az új FabCon 3.D) idén a Rapid.Area különbemutatóval a düsseldorfi Metavra látogat, és hangsúlyosan szerepel majd a Metal meets Medical kísérőrendezvényen. A 3D-s nyomtatás legfontosabb orvostechnikai területi közül az egyedi fogpótlások, valamint a betegspecifikus (csont)protézisek, implantátumok és sebészeti műszerek készítése emelhető ki.

Bioanyagok vezették be az orvostechnikába

A 3D-s nyomtatás korai berendezései a modelleket műanyagokból építették fel. Mintegy tíz éve jelentek meg a piacon az első fém alapanyagot alkalmazó berendezések, amelyek már lényegesen jobb anyagtulajdonságokat mutató és sokkal pontosabb modelleket képesek előállítani. Az orvostechnikai felhasználás lehetőségét a bioanyagok gyors eljárásokkal való feldolgozhatósága teremtette meg.

A bioanyagok legfontosabb jellemzője, hogy az emberi szervezettel érintkezésbe lépve nem váltanak ki toxikus reakciókat, legyen ez bőrkontaktus vagy akár hosszú idejű érintkezés a test belsejében. Az orvostechnikai alkalmazásokban tehát ezek a kontaktusok állnak a figyelem középpontjában, akár az anyagok kémiai tulajdonságait, akár a külső kialakítást vagy a felületminőséget tekintve. Már egyszerűbb formájában is hamar felfigyeltek az ortopédszakemberek a generatív eljárások jelentőségére, akkor még elsősorban a tervezési modellek létrehozásában.

A komputer-tomográfos és mágneses rezonanciás felvételek alapján belső szerkezetek, legtöbbször csontfelépítések váltak rétegről rétegre modellezhetővé, amely modellek segítséget adtak a beavatkozások tervezésében vagy a beültetendő csontlemezek tökéletesebb illesztésében. Az itt alkalmazott anyagok azonban nem voltak alkalmasak bioanyagként való felhasználásra, tehát ekkor még nem lehetett implantátumokat előállítani.

Hosszadalmas engedélyeztetés

Ahhoz, hogy bioanyagokat orvosi termék előállítására engedélyezzenek, azok biokompatibilitását hosszadalmas tesztekkel bizonyítani kell. Az orvosi termék alkalmazási céljától függően elhúzódó és költséges előzetes kutatásokat kell folytatni, mielőtt humán felhasználása lehetséges lenne. A legtöbb rétegenként megmunkálható anyag már az elővizsgálatok során elbukik.

A csontimplantátumok területén az áttörést a bioanyagok, így például a titán sugárolvasztási eljárással történő rétegenkénti felépíthetősége tette lehetővé. Már korábban is lehetséges volt bizonyos bioanyagok, például kerámiák feldolgozása porágyon alapuló 3D-s nyomtatással, de ennek széles körű orvosi felhasználására nem nyílt mód. Nem volt eléggé megbízható ugyanis az előállítási folyamat kézben tartása, illetve több kérdés merült fel az engedélyezéssel kapcsolatban. Ezzel szemben a sugárolvasztott fémek egyanyagos keverékek, és tulajdonságaikban nagyon hasonlatosak a klasszikus csontimplantátumok anyagaihoz, ami a legkedvezőbb előfeltétel az engedélyező hatóságok pozitív megítéléséhez.

Implantátumok, sablonok, bonyolult szerkezetek

Napjainkra az orvostechnika sokat profitál a 3D-s eljárásokkal létrehozott szerkezetekből, így például a betegspecifikus fém csontimplantátumokból vagy a vágási és fúrási sablonokból. Az utóbbiakat a fogakra vagy a csontokra helyezik fel, és a formájuk lehetőséget ad arra, hogy az előzetesen számítógéppel megtervezett beavatkozásokat nagy pontossággal átvigyek az emberi testre. Gyakran ezek segítségével, maximálisan illeszkedve építik be a fogpótlásokat vagy térdprotéziseket.

Hagyományosan, forgácsolással előállított csontlemez
Hagyományosan, forgácsolással előállított csontlemez

Fémből készített 3D-s nyomat
Fémből készített 3D-s nyomat

A generatív eljárások egy másik lényeges előnye az igen összetett struktúrák előállíthatósága. A porózus fémszerkezetekkel például előnyösen befolyásolható a csontok be- és ráépülése, így a csípő- és térdprotézisek, illetve más csonthelyettesítők esetében erősebb csontkötések jönnek létre, a kilazulás megelőzhető.

3D-s nyomtatás: hope vagy hype?

A kutatók korán felismerték a 3D-s nyomtatás nyújtotta lehetőségeket akár emberi sejtek háromdimenziós kialakítására. Az ezzel kapcsolatos fejlesztésekkel az úgynevezett szövetmérnöki terület foglalkozik, amely az első eredményeket porc-, illetve más szövetsejtek 3D-s nyomtatásával érte el. A 3D-s nyomtatás iránt fogékonnyá vált nyilvánosság hamar társadalmi szinten is foglalkozni kezdett a háromdimenziós sejtkonstrukciókkal. Bár a szövetmérnökség továbbra is az alapkutatások közé sorolható, nagyban profitált a tudományterület keltette a szenzációból (angol kifejezéssel hype-ból).

Betegre szabott csontimplantátum tervezési példája

Betegre szabott csontimplantátum tervezési példája
Betegre szabott csontimplantátum tervezési példája

A kutatócsoportok forrásokhoz juthatnak kutatásaik felgyorsítására, illetve e hype a puszta reményeken túlmutató, új, korszakalkotó kutatási eredmények láthatnak napvilágot. Ha azt a kérdést szeretnénk megválaszolni, vajon merre is tart a generatív eljárásokkal kapcsolatos nagy utazás, akkor egyrészt leszögezhetjük, hogy a 3D-s eljárások egyre inkább az implantátumok és más orvosi termékek gyártási platformjává válnak, és a rugalmas gyártással közelebb kerülhetünk az egyénre szabott sebészeti ellátáshoz. A kutatásban felfedezhető legfontosabb irány ugyanakkor a miniatürizálás, a szerkezetek eltolódása a mikro- és nanotartomány felé. Az anyagfelületek alsóbb mérettartományokba eső strukturálásával az úgynevezett szövetmérnöki munka kaphat újabb lendületet.

Idén a hiperekre összpontosítanak
A Metav szakvásár 1980 óta hagyományosan kétévente mutatja be Németország Észak-Rajna-Vesztfália tartományának fővárosában az átfogó gyártástechnológiai folyamatok gépeit, gyártási rendszereit és megoldásait, valamint a kapcsolódó szolgáltatásokat. A kiemelt kínálati csoportok közé tartoznak a forgácsoló és alakító szerszámgépek, a gyártórendszerek, a precíziós szerszámok, az automatizált anyagmozgatás, a számítógépes technológia, az ipari elektronika és a kiegészítő termékek.
 
A megelőző Metavon 2012-ben 26 ország mintegy 700 kiállítója mutatta be újdonságait 36 ezer négyzetméternyi kiállítási területen. A kiállítók közel 30 százaléka Németországon kívülről érkezett. Az adott év első nagyszabású szakirányú rendezvényeként a Metav fontos indikátora a következő időszak beruházási hajlandóságának. 
 
A márciusi düsseldorfi Metav idején megrendezésre kerülő számos különbemutató közül az igazi szenzációt az először a programba vett, az additív gyártásra (más néven generatív eljárások vagy 3D-s nyomtatás) koncentráló Rapid.Area, illetve e felívelő műszaki terület orvosi termékek előállításában való felhasználásával erősödő, a Metavok történetében harmadik Meetal meets Medical szolgáltatja.
Virágh Judit
a szerző cikkei

hirdetés

kapcsolódó linkek

Hozzászólások (1 db)
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
#
Az orvostudományban is, és számos területen alkalmazzák már a 3D-s nyomtatást, mert egyéb eljárásokkal szemben, itt az anyagból nem elvesz, hanem hozzáad. Ezért is
nevezik additív eljárásnak, így kevesebb hulladék is keletkezik. Ma már elérhetőek ezek a nyomtatók otthoni felhasználók számára is. Erről itt olvastam:
http://beszerzok.blogspot.hu/2014/02/a-3d-nyomtatas.html
Cikk[143887] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés