3D tisk kovů pro aplikaci ortopedických implantátů

3D tisk kovů pro aplikaci ortopedických implantátů Úvod

3D tisk způsobil revoluci v různých odvětvích a lékařství není výjimkou. V oblasti ortopedie otevřel 3D tisk nové možnosti pro vytváření implantátů na míru, které nabízejí přesnější uchycení a lepší výsledky pro pacienty. Tento příspěvek na blogu se bude zabývat využitím 3D tisku kovů pro aplikaci ortopedických implantátů. Probereme současný stav odvětví, nedávný vývoj, běžně používané kovové prášky a informace o dodavatelích.

Současný stav 3D tisku kovů pro aplikaci ortopedických implantátů

Využití 3D tištěných kovových implantátů v ortopedii je rychle se rozvíjejícím oborem. V roce 2020 měl celosvětový trh s 3D tištěnými ortopedickými implantáty hodnotu $1,2 miliardy a předpokládá se, že do roku 2028 dosáhne $4,5 miliardy. Tento růst je poháněn řadou faktorů, mezi něž patří např:

• Rostoucí poptávka po personalizovaných implantátech: Tradiční implantáty jsou často hotové výrobky, které neodpovídají anatomii pacienta. To může vést ke komplikacím, jako je uvolnění implantátu, bolest a infekce. Implantáty vytištěné na 3D tiskárně lze přizpůsobit konkrétním potřebám pacienta, což může zlepšit přizpůsobení a snížit riziko komplikací.
• Rostoucí dostupnost technologie 3D tisku: Technologie 3D tisku se v posledních letech stala cenově dostupnější a přístupnější. Díky tomu si tuto technologii pro výrobu implantátů osvojilo více nemocnic a společností vyrábějících zdravotnické prostředky.
• Rostoucí počet klinických studií: Existuje stále více klinických důkazů, které podporují používání 3D tištěných kovových implantátů v ortopedii. Klinické studie prokázaly, že 3D tištěné implantáty mohou nabídnout lepší výsledky než tradiční implantáty, pokud jde o spokojenost pacientů, životnost implantátů a snížení rizika komplikací.

Nejnovější vývoj v oblasti 3D tištěných kovových implantátů

V oblasti 3D tištěných kovových implantátů došlo v poslední době k řadě změn. Mezi nejvýznamnější z nich patří:

• Vývoj nových technologií 3D tisku: Vyvíjejí se nové technologie 3D tisku, které nabízejí vyšší přesnost, rychlost a vlastnosti materiálů. To vede k vývoji nových a vylepšených 3D tištěných implantátů.
• Vývoj nových biomateriálů: Vyvíjejí se nové biomateriály, které jsou speciálně navrženy pro 3D tisk. Tyto biomateriály nabízejí lepší biokompatibilitu, osteointegraci a trvanlivost.
• Vývoj nového softwaru a návrhových nástrojů: Vyvíjí se nový software a konstrukční nástroje, které usnadňují navrhování a výrobu 3D tištěných implantátů. Tyto nástroje pomáhají zvyšovat přesnost a efektivitu procesu 3D tisku.

Běžně používané kovové prášky pro 3D tištěné implantáty

Nejčastěji používané kovové prášky pro 3D tištěné implantáty jsou:

• Slitiny titanu: Slitiny titanu jsou nejčastěji používanými kovovými prášky pro 3D tištěné implantáty díky své vynikající biokompatibilitě, pevnosti a odolnosti proti korozi. Mezi běžně používané prášky ze slitin titanu patří Ti6Al4V, Ti5Al2,5Sn a Ti6Al7Nb.
• Slitiny kobaltu a chromu: Dalším běžně používaným kovovým práškem pro 3D tištěné implantáty jsou kobalt-chromové slitiny. Nabízejí vysokou pevnost, odolnost proti opotřebení a korozi. Mezi běžně používané prášky ze slitin kobaltu a chromu patří CoCrMo a CoCrWNi.
• Nerezová ocel: Nerezová ocel je cenově výhodnou variantou pro 3D tištěné implantáty. Nabízí dobrou biokompatibilitu, pevnost a odolnost proti korozi. Mezi běžně používané práškové nerezové oceli patří 316L a 22Cr13Ni5Mo.

Dodavatelé kovových prášků pro 3D tištěné implantáty

Existuje řada dodavatelů kovových prášků pro 3D tištěné implantáty. Mezi nejvýznamnější dodavatele patří:

• MET3DP: Společnost Met3DP vyrábí širokou škálu vysoce kvalitních kovových prášků optimalizovaných pro laserovou a elektronovou fúzi v práškovém loži. Její portfolio zahrnuje inovativní slitiny, jako jsou TiNi, TiTa, TiAl, TiNbZr, CoCrMo, nerezové oceli, superslitiny a další.
• Arcam: Společnost Arcam je předním dodavatelem práškových titanových slitin pro 3D tisk.
• Materion: Společnost Materion je předním dodavatelem kovových prášků pro 3D tisk, včetně slitin titanu, kobaltu a chromu a nerezové oceli.
• Höganäs: Společnost Höganäs je předním dodavatelem kovových prášků pro 3D tisk, včetně nerezové oceli.
• Technologie LPW: Společnost LPW Technology je předním dodavatelem kovových prášků pro 3D tisk, včetně slitin titanu a kobaltu a chromu.

Výhody 3D tištěných kovových implantátů

3D tištěné kovové implantáty mají oproti tradičním implantátům řadu výhod, včetně:

• Vylepšená přiléhavost a přesnost: 3D tištěné implantáty lze přizpůsobit konkrétní anatomii pacienta, což může zlepšit jejich přizpůsobení a snížit riziko komplikací.
• Snížení rizika infekce: 3D tištěné implantáty lze vyrábět ve sterilním prostředí, což může snížit riziko infekce.
• Rychlejší hojení: 3D tištěné implantáty mohou podpořit růst a hojení kosti, což může vést k rychlejšímu hojení.
• Snížení nákladů: 3D tištěné implantáty lze vyrábět nákladově efektivněji než tradiční implantáty, což je může učinit pro pacienty dostupnějšími.

Případové studie

Existuje řada případových studií, které dokládají výhody 3D tištěných kovových implantátů v ortopedii. Například studie zveřejněná v časopise Přírodní medicína uvedl, že pomocí 3D tištěných implantátů ze slitiny titanu byli úspěšně léčeni pacienti s těžkými deformitami páteře. Implantáty byly přizpůsobeny specifické anatomii pacientů a dokázaly korigovat deformace bez nutnosti většího chirurgického zákroku.

Další studie, publikovaná v časopise The Lancet, oznámila, že 3D tištěné implantáty ze slitiny kobaltu a chromu byly použity k úspěšné léčbě pacientů se zlomeninami kyčelního kloubu. Implantáty dokázaly pacientům obnovit pohyblivost a kvalitu života.

Závěr

3D tisk je rychle se rozvíjející technologie, která má potenciál způsobit revoluci v medicíně. V oblasti ortopedie nabízí 3D tištěné kovové implantáty oproti tradičním implantátům řadu výhod, včetně lepšího uchycení a přesnosti, nižšího rizika infekce, rychlejšího hojení a nižších nákladů. Očekává se, že s dalším rozvojem technologie budou 3D tištěné kovové implantáty hrát stále důležitější roli při léčbě ortopedických onemocnění.

Odkazy

• 3D tisk kovů pro biomedicínské aplikace: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7061633/
• 3D tisk kovových implantátů v ortopedické chirurgii: Metody, aplikace a vyhlídky do budoucna: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10480061/
• Nejnovější pokroky v 3D tisku biodegradabilních kovů pro ortopedické aplikace: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37644461/