Nowe oblicze narzędzi chirurgicznych – jak druk 3D z metalu wpływa na jakość zabiegów kardiochirurgicznych?

0

Wszelkie innowacje wprowadzane w świecie współczesnej medycy mają jeden nadrzędny cel – poprawić komfort życia pacjentów, oferując im najwyższej jakości opiekę medyczną. Sukcesywnie rozwiązywane problemy dotyczą wielu dziedzin opieki zdrowotnej- nie tylko transplantologii czy implantologii ale również optymalizacji narzędzi medycznych. Trend tworzenia sprzętu chirurgicznego przy pomocy drukarek przestrzennych spopularyzował Johnson & Johnson, prezentując metodę drukowania 3D spersonalizowanych narzędzi medycznych. Teraz brytyjscy specjaliści chcą zmienić oblicze zabiegów kardiochirurgicznych podnosząc ich efektywność poprzez wdrożenie na sale operacyjne innowacyjnych narzędzi z drukarki 3D.

Operacje wykonywane na otwartym sercu wymagają nie tylko dużej wiedzy chirurga połączonej z wieloletnią praktyką, ale również najwyższej klasy sprzętu operacyjnego pozwalającego na uzyskanie maksymalnej efektywności. W dziedzinie, w której nie ma miejsca na błędy a jeden fałszywy ruch może zaważyć o czyimś życiu niezawodne narzędzia chirurgiczne muszą być standardem. Zastosowanie najnowocześniejszych technologii – takich ja druk 3D – pozwala na uzyskanie niesamowicie precyzyjnych, kilkumilimetrowych elementów odwzorowując projekt CAD w sposób nieosiągalny dla tradycyjnych metod.

Sutrue

Obecnie szwy wykonuje się ręcznie, a ich jakość zależy od umiejętności manualnych chirurga. Nieprawidłowo wykonany zabieg wynikający m.in. z nierównomiernego rozmieszczenia szwów może zakończyć się rozluźnieniem nici lub przerwaniem tkanki w przypadku zbyt ciasnego zszycia. Sutrue opracowane przez dwóch specjalistów z branży inżynierii biomedycznej – Alexandra Berry oraz Richarda Trimletta – ma być alternatywą deklasującą klasyczny proces zszywania ran na sali operacyjnej. Urządzenie posiada mechanizm przekładniowy, który automatycznie przy pomocy umieszczonej wewnątrz igły chirurgicznej przekłuwa tkankę  po przyłożeniu niewielkiej siły, zapewniając tym samym rozłożenie szwów w jednakowych odstępach.

Narzędzie ma przyczynić się do zmniejszenia ryzyka operacji przeprowadzanych na otwartym sercu poprzez możliwość zapewnienia a okres rekonwalescencji potrwa znacznie krócej. Powtarzalna dokładność otrzymywanych szwów jest niezwykle ważna m.in. podczas zszywania naczyń krwionośnych, gdzie wymagana jest jak najmniejsza ilość szwów aby ograniczyć ryzyko tworzenia się niebezpiecznych zakrzepów. Zastosowanie urządzenia przyspiesza zakładanie szwów do nawet trzech obrotów na sekundę, gdzie w standardowym tempie szycia ręcznego na jeden pojedynczy szew należy przeznaczyć blisko 20 sekund.

Części do Sutrue zostały wykonane w opatentowanej przez Concept Laser technologii LaserCUSING, opierającej się na selektywnym spiekaniu proszków metalicznych przy pomocy wiązki lasera, tworząc struktury o niskim stopniu naprężeń wewnątrz struktury materiału. Technologia drukarki 3D Mlab pozwala na wytworzenie w czasie pojedynczego cyklu produkcyjnego 600 kół zębatych o średnicy 0,4 mm przy dokładnym odwzorowaniu geometrii, wykazując wysoką odporność na zużycie zmęczeniowe. Certyfikowana stal medyczna AISI 316L z której wykonane są tryby cechuje się brakiem tendencji do tworzenia wżerów korozyjnych, co gwarantuje dłuższy okres użytkowania urządzenia.

Stabilizator mięśnia sercowego

Zachowanie odpowiedniej dokładności w czasie przeprowadzania zabiegu kardiochirurgicznego jest problematyczne ze względu na specyfikę mięśnia sercowego, który ciągle pompuje krew, a co za tym idzie porusza się. Dla potrzeb operacji o małym nacięciu wymagana jest stabilizacja fragmentu operowanej tkanki, którą zapewnia urządzenie opracowane przez twórców Satrue – niewielkie i dostosowane do dowolnego kształtu. Przedstawiony prototyp wykonany z biozgodnych materiałów (kompozyt metalowo-polimerowy) składa się z U-kształtnego stabilizatora umieszczonego na uchwycie, pozwalającym na uruchomienie poprzez dociśniecie w dowolnym momencie zabiegu.

Czas w jakim idea stabilizatora serca przybrała realny kształt to zaledwie trzy miesiące, dzięki zastosowaniu w procesie wytwarzania technologii przyrostowych – części urządzenia zostały przygotowane przez firmę ES Technology za pomocą drukarki przestrzennej Mlab od Concept Laser w ciągu zaledwie kilku godzin. Szacowana cena wytworzenia element to blisko 15 tysięcy £, co przy konwencjonalnych metodach produkcji, których koszt oscyluje wokół miliona wydaje się być wręcz niewyobrażalną oszczędnością. Również czas rekonwalescencji ulegnie znacznej redukcji – z sześciomiesięcznego okresu rekonwalescencyjnego do niecałego miesiąca.

Kolejnym wyzwaniem jakie stoi przed firmą Satrue jest stworzenie funkcjonalnego implantu serca z zastosowaniem technologii druku 3D dla zminimalizowania rozmiarów wszczepu. Opracowanie pompy imitującej nieprzerwaną pracę serca przysparza naukowcom trudności, a realizowane projekty prototypów wciąż nie są w stanie kompleksowo zastąpić prawdziwego organu. Wśród wstępnych założeń naukowcy wyróżniają m.in. możliwość wykorzystania zjawiska elektromagnetyzmu jako napędu zasilającego pompę.

Grafika: [1][2][3][4][5][6][7][8]
Źródło: www.3dprintingcenter.net / informacje prasowe

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.

Rozmowa
z Cedrykiem
?