Geneeskunde en 3D-printen – mogelijkheden en grenzen
Een van de belangrijkste toepassingsgebieden voor 3D-printen is de geneeskunde. Veel wetenschappers onderzoeken manieren om additief onderzoek in de patiëntenzorg te gebruiken. Er hebben zich hier de laatste jaren interessante ontwikkelingen voorgedaan en ook de komende jaren zijn veelbelovend.
Intussen worden 3D-geprinte modellen van onder meer organen gemaakt, die vervolgens worden gebruikt voor de planning van operaties. Met behulp van gegevens die zijn verkregen door magnetische resonantiebeeldvorming of computertomografie is het bijvoorbeeld mogelijk afzonderlijke lichaamsregio's (met inbegrip van botten), het hart en andere organen af te drukken met hun patiëntspecifieke anatomische kenmerken, maar ook de bijbehorende bloedvaten. Met dit model is het dan mogelijk de operatie van tevoren te plannen en te oefenen.
Welke organen, botten en medische hulpmiddelen kunnen met de 3D-printer worden geproduceerd?
Er zijn tal van hulpmiddelen in de medische sector die doorgaans efficiënt en kosteneffectief worden vervaardigd met behulp van 3D-printtechnologie. Het eerste waar de meeste mensen aan denken is zeker een kunstgebit, maar daar zullen we in een ander artikel dieper op ingaan. We willen het hier over de andere punten hebben.
Additieve vervaardiging wordt in de medische sector onder meer toegepast bij de vervaardiging van
- Prothesen en implantaten,
- Orthopedie,
- Medische en vooral chirurgische hulpmiddelen,
- gedetailleerde modellen van organen en lichaamsdelen, en
- individueel voor de patiënt bereide tabletten, waarvan de samenstelling door de arts is voorgeschreven, met name in het geval van eerder vrij ongewone doseringen
voor gebruik.
Prothesen en implantaten uit de 3D-printer
3D-printen wordt steeds meer gebruikt bij de vervaardiging van prothesen en implantaten. Zo is bijvoorbeeld een materiaal ontwikkeld voor de druk van botimplantaten dat zich tijdens de genezingsfase en de daaropvolgende maanden omzet in of versmelt met de botmassa. Om de genezing van diepe wonden te verbeteren, hebben onderzoekers van de Universiteit van Toronto een bioprinter ontwikkeld. Zuid-Koreaanse onderzoekers daarentegen zijn erin geslaagd een kunstoog te printen dat bijna volledig op het origineel lijkt.
3D-printing wordt ook steeds meer gebruikt voor de productie van individuele orthesen. Inwoners van ontwikkelingslanden profiteren ook aanzienlijk van deze technologie, aangezien er behalve de 3D-printer en het filament zelf nauwelijks andere medische apparatuur nodig is (mits er geen verdere medische maatregelen hoeven te worden genomen). Sommige bedrijven en onderzoekinstellingen hebben zich ook gespecialiseerd in de additieve vervaardiging van onderarm- en handprothesen en stimuleren ook hier de ontwikkeling.
3D-geprinte medische instrumenten
Een Canadese wetenschapper is erin geslaagd een functionele stethoscoop te vervaardigen met behulp van het 3D-printproces. Volgens hem bedragen de materiaalkosten het equivalent van 3 euro. Dit is zeker een van de redenen waarom met name mensen in ontwikkelingslanden, waar medische zorg niet in de nodige mate beschikbaar is, baat hebben bij lokaal bedrukte stethoscopen.
Voorts is er ook een tendens om chirurgische instrumenten te vervaardigen door middel van “additive manufacturing”. Voor de planning en training van operaties worden organen of lichaamsdelen gebruikt die naar het origineel zijn gemodelleerd en uit de 3D-printer komen.
Intussen zijn bij patiënten ook wervellichamen van titanium geïmplanteerd, die additief zijn vervaardigd. Sommige mensen hebben ook oorafwijkingen of misvormingen die met additieve vervaardiging kunnen worden gecorrigeerd. Hier is het mogelijk oorimplantaten te vervaardigen, waarbij meestal het gezonde tweede oor als sjabloon wordt gebruikt, dat dan lateraal wordt getransponeerd.
Productie van tabletten
3D-printen wordt al enige tijd gebruikt voor de productie van tablets. Op die manier kan de arts een individuele dosering van een werkzame stof voor de individuele patiënt vaststellen en worden de tabletten vervolgens geproduceerd. Dit heeft ook het voordeel dat de tabletten niet in voorraad hoeven te worden gehouden en dat wijzigingen in de dosering sneller kunnen worden aangebracht.
Meer medische objecten uit de 3D printer
Op smartphones kunnen allerlei apps worden geïnstalleerd, waarvan sommige ook een medische achtergrond hebben. Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Californië San Diego heeft een smartphonehoesje ontwikkeld dat gebruik maakt van een sensor en een app om het bloedglucosegehalte te bepalen. In plaats van een conventionele teststrip worden hier kleine pellets gebruikt, waarop een paar druppels bloed worden geplaatst. De waarden worden op het display van de smartphone getoond, en tegelijkertijd kan een transmissie naar een zorgverlener, een dokterspraktijk, een kliniek en ook opslag in een cloud plaatsvinden. Het is ook denkbaar dat dit systeem later voor verdere metingen zal worden gebruikt. Het smartphonehoesje is gemaakt met een 3D-printer.
Vooral sporters lopen vaak verwondingen op aan het gezicht, waaronder breuken van het neusbeen. Om deze breuken te stabiliseren, maar tegelijkertijd in een vroeg stadium weer te kunnen gaan sporten, hebben wetenschappers een 3D-geprint gezichtsmasker ontwikkeld, waarbij de gegevens voor elke individuele patiënt op maat worden gemaakt.
In sommige landen worden bioprinting en andere 3D-printingmethoden reeds gebruikt om huidgebieden te produceren. Deze huidflappen kunnen dan gebruikt worden om wonden te sluiten. Vooral China is zeer ver gevorderd in deze processen.
Conclusie
Ook van 3D-printen in de gezondheidszorg kunnen in de toekomst veelbelovende dingen worden verwacht. In dat geval zou het ook haalbaar kunnen zijn om functionele organen af te drukken en dus een kleiner aantal donororganen nodig te hebben. Op dit ogenblik is dit nog een toekomstdroom, maar wie had bijvoorbeeld 30 jaar geleden het idee om voor eigen gebruik thuis of zelfs in een bedrijf driedimensionaal te printen? Waarschijnlijk maar weinigen van ons allemaal.
