3D-печать в медицине

3D-печать в медицинских приложениях

Аддитивное производство (АМ), широко известное как 3D-печать, превратилось в революционную технологию производства для сектора здравоохранения. В медицинской отрасли, характеризующейся биологической изменчивостью и жесткими требованиями к производительности, технология АМ используется для преодоления ограничений стандартизированного массового производства, эффективно решая проблемы, связанные с анатомией конкретного пациента, функциональной интеграцией и реакцией на потребности пациента непосредственно в месте оказания помощи. Сегодня 3D-печать широко используется в ортопедических имплантатах, хирургических инструментах, зубных протезах, протезах и ортезах, а также в новых биопечатных тканях, что приводит к сдвигу парадигмы в сторону персонализированной прецизионной медицины.

Наиболее ценные области применения 3D-печати связаны с имплантируемыми устройствами, подобранными индивидуально для каждого пациента, где используются такие технологии, как селективное лазерное плавление (SLMТехнология аддитивного производства (АМ) и стереолитография позволяют изготавливать анатомически соответствующие компоненты, включая титановые черепные пластины, пористые спинномозговые клетки и индивидуальные вертлужные чашки. При планировании и проведении хирургических вмешательств индивидуальные направляющие для разрезов и физические анатомические модели, полученные на основе данных КТ/МРТ, могут сократить время операции до 40%, минимизируя при этом риски интраоперационных осложнений. В стоматологии технология АМ облегчает масштабируемое производство коронок, прозрачных элайнеров и базисов протезов с помощью цифровых рабочих процессов, полностью заменяя традиционные процессы снятия оттисков и ручного изготовления. Кроме того, изготовление протезных лунок и ортезов по запросу обеспечивает быстрый доступ к недорогим индивидуальным изделиям как в клинических условиях, так и в регионах с ограниченными ресурсами.

Основные преимущества 3D-печати в медицинской сфере многогранны. Во-первых, она обеспечивает истинную персонализацию, напрямую преобразуя медицинские изображения в функциональные устройства, соответствующие индивидуальной морфологии, что значительно улучшает клинические результаты и комфорт пациента. Во-вторых, беспрецедентная свобода проектирования позволяет осуществлять функциональную градиентную обработку и микроархитектурный контроль, возможности, недоступные при использовании традиционных производственных процессов. В-третьих, сроки выполнения заказов сокращаются с недель до часов, что поддерживает производство «точно в срок» для срочных или редких случаев и повышает устойчивость цепочки поставок. Наконец, технология аддитивного производства поддерживает интегрированное многокомпонентное и многофункциональное изготовление, позволяя интегрировать датчики, резервуары для лекарств или структурные элементы в один напечатанный компонент, тем самым снижая сложность сборки и риск инфицирования.

Распространенные области применения в медицине

Имплантаты, изготовленные по индивидуальным требованиям пациента

Анатомические модели

Протезирование и ортопедия

Биопечать

Изготовление точных шаблонов для оказания помощи хирургам.

Хирургические инструменты, изготовленные на заказ

Реставрация зубов и полости рта

Цифровая стоматология представляет собой подсектор с самым высоким уровнем массового производства с помощью 3D-печати.

Хирургические и вспомогательные инструменты

Адаптировано на основе данных КТ/МРТ пациента для повышения точности и эффективности хирургических вмешательств.

Ортопедические имплантаты

Устоявшаяся область для 3D-печати пористых структур, способствующих остеоинтеграции.

Реставрация: Временные коронки/мосты, металлокерамические колпачки, цельноциркониевые протезы и каркасы съемных частичных протезов (кобальт-хром).
Ортодонтия: Непрямое 3D-печатное изготовление форм для прозрачных элайнеров, прямое 3D-печатное изготовление элайнеров, лингвальные кнопки и ретейнеры.
Имплантология: Хирургические шаблоны для имплантации, индивидуально изготовленные заживляющие абатменты и сканирование тела.
Окклюзия и диагностика: Окклюзионные шины, ночные каппы и диагностические модели.

Направляющие для остеотомии: Направляющие для одномыщелкового эндопротезирования коленного сустава, направляющие для тотального эндопротезирования коленного сустава, навигационные шаблоны для установки педикулярных винтов и направляющие для ортогнатической хирургии.
Анатомические модели: Физические модели костей/органов в масштабе 1:1 (для предоперационной подготовки, общения врача с пациентом и обучения).
Интраоперационные позиционеры: Маркеры для обозначения границ резекции опухоли и зажимы для сосудистого анастомоза.
Персонализированные хирургические инструменты: Специальные угловые ретракторы, иглодержатели и устройства для прицельного введения интрамедуллярных гвоздей.

Системы тазобедренного сустава: Изготовление на заказ вертлужных чашек, бедренных имплантатов и протезов для ревизии тазобедренного сустава.
Спинальные имплантаты: Клетки для межпозвонкового спондилодеза, искусственные тела позвонков и межпозвонковые спейсеры.
Черепно-челюстно-лицевая реконструкция: Черепные пластины, пластины для реконструкции нижней челюсти и скуловые/орбитальные имплантаты.
Коленные и плечевые суставы: Изготовление на заказ большеберцовых опорных пластин, компонентов суставной впадины и сегментарных протезов.
Травматическая фиксация: Анатомические фиксирующие пластины и внешние соединители для фиксаторов.

Протезирование и ортопедия

Достижение баланса между легкостью конструкции, воздухопроницаемостью и эстетикой.

Сердечно-сосудистая и интервенционная медицина

Точное соответствие сложным анатомическим структурам с помощью технологии 3D-печати.

Зубные коронки, напечатанные на 3D-принтере

Используется в качестве постоянных реставраций, а не только временных моделей. Упрощает рабочие процессы в стоматологии и снижает затраты.

Протезные гильзы: Транстибиальные/трансфеморальные протезы (с вентиляционными отверстиями и текстурированной поверхностью) и миоэлектрические накладки на кисти для верхних конечностей.
Ортопедические брекеты: Ортопедические корсеты для лечения сколиоза, иммобилизационные бандажи для запястий и голеностопных суставов, а также ортопедические стельки, изготовленные на заказ.
Терминальные устройства: Бионические механические компоненты кисти и функциональные протезные аксессуары для детей.

Структурные заболевания сердца: Прототипы окклюдеров левого предсердного придатка и стентов для транскатетерной замены аортального клапана (TAVR).
Сосудистые модели: Имитационные модели in vitro для изучения аневризм/расслоений аорты (для определения размеров стента и тестирования его установки).
Врожденные пороки сердца: Сложные модели врожденных пороков сердца (для планирования хирургического вмешательства).

Как это работает: Высокоточные принтеры используют керамические смолы или диоксид циркония для создания прочных, естественно выглядящих коронок менее чем за два часа.
Основные преимущества: Исключает необходимость в неудобных слепках и временных коронках; обеспечивает точную посадку (с погрешностью до 50 мкм); позволяет сократить затраты на резку материала более чем на 90%, до 60%.
Разрешенные виды применения: Сертифицировано для установки одиночных коронок, коротких мостовидных протезов и вкладок/накладок в Китае, США и ЕС..

Основные преимущества

Персонализация

Быстрое прототипирование и производство

Сложные геометрические формы

Экономическая эффективность при небольших объемах производства

Медицина с использованием 3D-технологий

Аддитивное производство позволяет создавать индивидуальные зубные протезы, точные хирургические шаблоны и имплантаты, разработанные с учетом особенностей каждого пациента, для обеспечения превосходной посадки и ухода.

Стоматология Протезирование

Хирургические направляющие

Имплантаты и модели

Расширение возможностей аддитивного производства в медицине

Аддитивное производство совершает революцию в медицинской отрасли, ускоряя планирование хирургических операций за счет создания анатомических моделей, учитывающих индивидуальные особенности пациента. Forgecise Мы предлагаем различные решения в области 3D-печати для медицинской отрасли.

3D-печать Материалы в медицинской области

В медицинской сфере материалы для 3D-печати строго отбираются на основе клинических применений и делятся на три основные категории: металлы, полимеры и биоактивные материалы. Металлические материалы — в основном титановый сплав (Ti6Al4V ELI), кобальт-хром-молибденовый сплав и пористый тантал — широко используются для ортопедических имплантатов, зубных имплантатов и протезов суставов благодаря их превосходной биосовместимости и механическим свойствам, в то время как биоразлагаемые магниевые сплавы находятся на ранней стадии исследования для устройств фиксации при травмах. Полимерные материалы охватывают различные сценарии, от постоянных имплантатов до внешних вспомогательных средств: PEEK/PEKK, обладающий рентгенопрозрачностью и модулем упругости, близким к кортикальной кости, предпочтителен для восстановления черепа и имплантатов для спондилодеза; UHMWPE используется исключительно для суставных поверхностей; фотополимерные смолы (включая керамические и биосовместимые смолы) позволяют осуществлять цифровое изготовление постоянных зубных протезов, хирургических шаблонов и ортодонтических аппаратов; Термопласты, такие как нейлон и PLA, используются в ортопедических устройствах и предоперационных моделях. Биоактивные материалы, такие как гидроксиапатит, гидрогели и биоразлагаемые полимеры (PCL/PLGA), в основном применяются в НИОКР для создания каркасов для тканевой инженерии и систем доставки лекарств. Все материалы медицинского назначения должны пройти биологическую оценку ISO и соответствовать нормативным требованиям NMPA/FDA/CE; материалы промышленного назначения строго запрещены для использования человеком, а готовая продукция должна пройти валидацию стерилизации и клиническую оценку перед разрешением на продажу.

ASTM Grade 1 (GR1) Pure Titanium Powder for 3D Printing

Titanium and Titanium Alloy Powders

Титан и его сплавы, в частности Ti6Al4V, стали наиболее широко используемыми металлическими имплантационными материалами в медицине благодаря их модулю упругости, близкому к модулю упругости кортикальной кости человека, исключительной коррозионной стойкости и превосходной биосовместимости. В ортопедии они используются для изготовления искусственных протезов тазобедренного и коленного суставов, имплантатов для фиксации позвоночника, пластин и винтов для фиксации при травмах, а также имплантатов для восстановления черепа; их поверхности могут быть модифицированы с помощью пескоструйной обработки и кислотного травления или 3D-печати для создания пористых структур, способствующих остеоинтеграции. В стоматологии чистый титан и титановые сплавы являются предпочтительными материалами для зубных имплантатов, абатментов и каркасов протезов, обеспечивая стабильную остеоинтеграцию с челюстной костью. В сердечно-сосудистой и нейрохирургической практике титановые сплавы также используются для изготовления прецизионных устройств, таких как стенты сердечных клапанов, клипсы для аневризм и электроды для глубокой стимуляции мозга. Благодаря развитию аддитивных технологий, индивидуальные титановые имплантаты постепенно переходят от «стандартизированной подгонки» к «анатомическому соответствию», что еще больше повышает точность хирургических вмешательств и улучшает результаты лечения пациентов.

CoCr01 CoCrMoW Cobalt-Chrome Powder

Cobalt-Chromium Alloy Powders

Сплав кобальта, хрома и молибдена (CoCrMo) стал предпочтительным металлическим материалом в медицинской сфере для применений с высокими нагрузками и высоким трением благодаря исключительной износостойкости, превосходной усталостной прочности и благоприятной биосовместимости. В ортопедической эндопротезировании суставов он широко используется для изготовления головок бедренной кости для тазобедренных протезов, компонентов бедренного мыщелка для коленных протезов и металлических поверхностей трения; его твердость поверхности значительно превосходит твердость титановых сплавов, что эффективно снижает скорость износа и продлевает срок службы имплантатов. В стоматологической реставрации CoCrMo остается традиционным материалом для каркасов съемных частичных протезов, несъемных мостовидных протезов и надстроек имплантатов, сочетая высокую прочность с коррозионной стойкостью, что позволяет ему выдерживать сложные жевательные нагрузки в течение длительного времени. Кроме того, этот сплав используется при производстве сердечно-сосудистых стентов, внутрикостных гвоздей и некоторых хирургических инструментов. Хотя в некоторых клинических сценариях керамические и полимерные материалы начали вытеснять кобальт-хром-молибден, он сохраняет незаменимую роль в критически важных местах, подверженных нагрузке и требующих предельной износостойкости.

AlSi10Mg Aluminum Alloy Powder for SLM 3D Printing Forgecise

Magnesium Alloy Powders

Магниевые сплавы, представляющие собой новое поколение биоразлагаемых медицинских металлических материалов, меняют парадигму ортопедических имплантатов, переходя от «постоянной фиксации» к «временной поддержке с регенерацией in situ» благодаря своему модулю упругости, близкому к модулю упругости человеческой костной ткани, превосходной биосовместимости и уникальной способности постепенно разлагаться и метаболически абсорбироваться в организме. При фиксации травм винты и костные пластины из магниевых сплавов обеспечивают достаточную механическую поддержку на ранних стадиях заживления переломов, а затем разлагаются с контролируемой скоростью, тем самым устраняя необходимость в повторных операциях по удалению и снижая эффект экранирования напряжения. При сердечно-сосудистых вмешательствах биоразлагаемые стенты из магниевых сплавов поддерживают проходимость сосудов во время фазы ремоделирования сосудов и полностью абсорбируются после выполнения своей функции, значительно снижая риски тромбоза и рестеноза на поздних стадиях. Хотя чистый магний сталкивается с такими проблемами, как чрезмерно быстрая деградация, локальное ощелачивание и выделение водорода, его коррозионное поведение точно регулируется.

3D-Printed Dental Crowns

Композиты на основе керамики и диоксида циркония

3D-печатные композиты из керамики и диоксида циркония меняют стоматологию и персонализированную медицину, а их ключевой прорыв заключается в бесшовной интеграции геометрической свободы, обеспечиваемой аддитивным производством, и превосходных характеристик композитных материалов на основе керамики и смолы. Благодаря таким технологиям 3D-печати, как цифровая обработка света (DLP), стереолитография (SLA) или экструзия материала, эти материалы позволяют напрямую изготавливать сложные геометрические формы, которые трудно получить с помощью традиционного субтрактивного фрезерования, — включая пористые трабекулярные костные каркасы, индивидуальные хирургические направляющие, реставрации неправильной формы и микрофлюидные чипы, — что обеспечивает трансформационный переход от «стандартизированной адаптации» к «точному изготовлению, адаптированному к конкретному пациенту». В стоматологии 3D-печатные композиты на основе диоксида циркония и смолы используются для изготовления временных коронок и мостов, ортодонтических брекетов и прототипов эстетических виниров, обеспечивая баланс между быстрой доставкой и биосовместимостью. В ортопедии и челюстно-лицевой реконструкции их регулируемая пористость и градиентная структурная конструкция способствуют остеоинтеграции, одновременно соответствуя местным механическим требованиям и устраняя неточности размеров, вызванные усадкой при спекании в цельнокерамических системах.. 

Nylon Powder Meets Artistic Inspiration How SLS 3D Printing is Reshaping Contemporary Sculpture Creation

Nylon (PA12/PA11) Powders

Благодаря превосходной биосовместимости, высокому соотношению прочности к весу и химической стойкости, нейлон, полученный методом 3D-печати (PA12/PA11), стал одним из наиболее зрелых термопластичных материалов в медицинской аддитивной промышленности, играя ключевую роль, в частности, в производстве неимплантируемых медицинских устройств и персонализированных вспомогательных устройств. Использование селективного лазерного спекания (SLS) позволяет изготавливать монолитные конструкции сложной формы без использования опор. Он широко применяется в производстве индивидуальных ортезов, протезных гнезд, реабилитационных корсетов и моделей для хирургического планирования; его превосходная гибкость и ударопрочность по сравнению с традиционными жесткими пластиками обеспечивают лучшее анатомическое соответствие и повышенный комфорт для пациента. В стоматологии этот материал используется для изготовления временных базисов зубных протезов, окклюзионных шин и ортодонтических ретейнеров, обеспечивая оптимальный баланс точности и долговечности. В хирургии это позволяет быстро изготавливать стерильные, легкие хирургические направляющие и рукоятки для инструментов, которые выдерживают стандартные протоколы стерилизации без ухудшения характеристик. Благодаря повышению чистоты медицинского порошка, нейлон, напечатанный на 3D-принтере, приближается к масштабируемому клиническому производству.

Synthesis Process Development

Photopolymer Resins SLA

В области медицинского аддитивного производства фотополимерные смолы на основе стереолитографии (SLA) стали краеугольным камнем для высокоточных неимплантируемых устройств и цифровых стоматологических рабочих процессов благодаря точности печати на микронном уровне, исключительной чистоте поверхности и разнообразным функциональным составам. Благодаря селективному послойному отверждению жидкой смолы УФ-лазерами, SLA точно воспроизводит сложные анатомические детали и тонкостенные микроструктуры, что делает ее идеальной для изготовления компонентов со строгими допусками по размерам, таких как хирургические направляющие, ортодонтические модели, корпуса слуховых аппаратов, восковые модели коронок и мастер-формы для литья. Полученные детали обладают гладкостью, сравнимой с литьем под давлением, что значительно упрощает постобработку и минимизирует риск бактериальной адгезии. В частности, в стоматологии SLA служит важным связующим звеном между цифровыми оттисками и окончательными реставрациями, обеспечивая быструю комплексную доставку от диагностических моделей до временных коронок и мостовидных протезов. Сегодня технология 3D-печати SLA переходит от лабораторного прототипирования и валидации к соответствующему стандартам, масштабируемому производству клинических изделий конечного использования.

How To Make a Basketball with SLS 3D Printing Forgecise

PLA, PETG, and TPU

В экосистеме неимплантируемых применений медицинского аддитивного производства PLA, PETG и TPU используют различные профили характеристик для формирования комплексной материальной матрицы, охватывающей жесткую опору, прозрачную визуализацию и гибкую адаптацию, зарекомендовав себя как основные расходные материалы для производства непосредственно у постели больного и разработки персонализированных вспомогательных устройств. Будучи биоразлагаемым материалом на биологической основе, PLA сочетает в себе превосходную стабильность размеров, простоту печати и благоприятную краткосрочную биосовместимость, что делает его широко используемым для анатомических учебных моделей, моделей предоперационного планирования, временных фиксирующих шин и прототипов носителей лекарственных средств; его возможности быстрого прототипирования и экономичность делают его предпочтительным выбором для персонализации у постели больного и оперативного реагирования. PETG обладает превосходной прочностью, химической стойкостью и оптической прозрачностью, что делает его подходящим для изготовления инструментальных лотков, требующих многократной стерилизации, прозрачных лицевых щитков, соединителей дыхательных контуров и визуальных дренажных устройств. Полиуретан (TPU) отличается высокой эластичностью, износостойкостью и приятностью для кожи, и специально разработан для гибких компонентов, таких как ортопедические вкладыши и амортизирующие слои для протезных гнезд.

Примеры применения

3D-печать позволяет применять индивидуальные методы лечения. Ключевые области применения включают печать патологических моделей для планирования хирургических вмешательств, изготовление реабилитационных устройств, производство металлических зубных коронок, а также создание протезных имплантатов или стентов.

Forgecise: Интегрированная промышленная аддитивная технология для Медицинское производство

Forgecise Мы создаем замкнутую экосистему промышленного аддитивного производства, разработанную специально для удовлетворения строгих нормативных и клинических требований к производству медицинских изделий. В отличие от разрозненных поставщиков услуг, мы интегрируем Оборудование AM и Обработка порошков и смол на заказ возможности, реализуемые в рамках единой системы управления качеством, сертифицированной по стандарту ISO 13485, позволяют исключить риски и обеспечить сквозную прослеживаемость компонентов, готовых к применению у пациентов.

Ускорьте внедрение медицинских инноваций.?

Обратитесь к нам за индивидуальным решением в области 3D-печати, разработанным специально для вашего медицинского учреждения.

This field is required.
This field is required.
This field is required.