Протез напечатанный на 3д принтере

Еще совсем недавно 3D печать была для нас чем-то абсолютно неведомым. Действительно, казалось фантастикой, что на принтере можно создать какую-либо серьезную, объемную модель. И вот теперь это реальность. Новые 3D-технологии проникли и в медицину. На трехмерных принтерах уже сегодня печатают модели органов, костей, суставов, тканей. В далекой перспективе - печать настоящих человеческих органов из живых клеток. Ученые уже наметили этот прорыв на 2030 год.

сайт решил заглянуть в кабинеты современных стоматологий и понять, каким образом используется 3D принтер в зубоврачебных клиниках.

3D принтер и протезирование зубов

3D принтер оказывает неоценимую помощь стоматологам-ортодонтам, которые занимаются протезированием зубов. Обычные материалы зубных техников – это гипс и эластичные полимеры. С их помощью вручную создают слепки одного или нескольких зубов, а следом и модель челюсти. Все это необходимо для изготовления индивидуального протеза. Такая работа очень трудоемкая и занимает много времени.

3D принтер позволяет практически полностью автоматизировать процесс. С его помощью можно напечатать точную трехмерную модель челюсти пациента. Правда, для этого также понадобятся 3D сканер полости рта и аппарат МРТ, которые позволят получить данные о состоянии всей челюстной системы. Все дальнейшие манипуляции проделываются на компьютере: данные загружаются на ПК, где создается трехмерная виртуальная модель всей зубочелюстной системы пациента. Именно она в дальнейшем превращается на принтере в точную объемную копию.

Применение 3D принтера в стоматологии позволяет отказаться от многих видов ручной работы. Это дает возможность облегчить не только труд врачей-протезистов, но и существенно помогает пациентам, позволяя создавать точно прилегающие, идеальные зубные протезы.

Отсутствие необходимости доработок и протезов сокращает время лечения, кроме того, создание точных 3D моделей значительно уменьшает количество расходуемых материалов.

3D принтер и имплантация зубов

Особо эффективным является применение инновационных технологий трехмерной печати в области имплантации зубов. Эта сфера является наиболее передовой в стоматологии. 3D принтер используется на этапе создания хирургических шаблонов, которые необходимы для более точной установки имплантов. Рассмотрим этот процесс более подробно:

1. пациент обращается к имплантологу,
2. врач проводит компьютерную томографию или делает панорамный снимок челюсти,
3. при помощи внутриротового сканера (при необходимости) создается снимок всех зубов и десен,
4. на компьютере разрабатывается виртуальная модель челюсти, планируется весь процесс имплантации,
5. в компьютерной создаются хирургические шаблоны – это своеобразные трафареты, которые фиксируются на деснах в момент установки имплантов. Они имеют отверстия, через которые имплантаты вводятся в кость. Именно они печатаются на 3D принтере.

Есть и еще один вариант: снимаются классические восковые слепки зубов пациента, после чего готовая гипсовая модель челюсти сканируется и загружается на компьютер. Следующие этапы аналогичны предыдущему варианту.

Использование таких шаблонов, по мнению практикующих имплантологов, делает процесс установки имплантов более точным. Это особенно актуально при применении методов имплантации, которые подразумевают вживление конструкций в условиях ограниченного костного пространства.

3D принтер в стоматологии

Если вы один из миллионов людей по всему миру, которые требуют использования протеза конечности, приготовьтесь удивиться. На самом деле, вы будете удивлены, если даже не носите протез.

Сейчас, большинство протезов, используемых людьми, совсем не выглядят как модели из научной фантастики, и являются крайне простыми и неудобными механизмами. При этом зачастую имеют довольно большую стоимость и доступны далеко не всем людям.

Как работает 3 D принтер

3D печать - это процесс создания твердотельных, трехмерных объектов из цифровых файлов. Слой за слоем материал укладывается последовательно, пока желаемый объект не будет создан. То есть, конечный объект создается слой за слоем, и каждый слой образует тонкое, горизонтальное поперечное сечение.
Пример:

С помощью 3D принтера, тонкая пластиковая нить плавится. Расплавленная нить затем выдавливается через сопло. Один слой за один раз и последовательно вырастает в физический объект.

Как это работает?
Вы собираетесь создать 3D объект. В первую очередь создается трехмерная модель. Чтобы сделать это, нужно построить 3D модель с помощью программы для 3D моделирования, или САПР. Окончательная модель затем нарезается программным обеспечением на многие сотни горизонтальных слоев. Затем этот файл загружается в 3D принтер, и принтер выращивает объект слой за слоем. Слои так плотно слиты, что тяжело различимы человеческим глазом.

Создание протезов, напечатанных на 3D принтере

Есть много причин, почему напечатанный на 3D принтере протез позволит облегчить жизнь физически уникальным людям.
Основные преимущества напечатанных на 3D принтере протезов:

1. 1. Стоимость
      Коммерческое производство протезов обычно стоит от 200 000 до 3 000 000 рублей. Это означает, что огромное число уникальных людей во всем мире не могут позволить себе протезирование, и 3D печать позволит значительно повысить их качество жизни, т.к. стоимость протезов, напечатанных на 3D принтере составляет от 5 000 до 15 000 рублей.
   2. Скорость
      Произведенный по обычной технологии протез, обычно может быть сделан только один раз и это обычно занимает несколько недель или даже месяцев, чтобы произвести калибровку и подгонку для каждого человека.
      Создание протеза на 3D принтере может занять от 1 дня до недели.
   3. Универсальность
      Протез, изготовленный на 3D принтере можно легко настроить и подогнать под каждого человека. Дизайнерские, укрепленные, цветные, со своим рисунком и надписью.
      3D печать позволяет создавать сложные и разнообразные конструкции за считанные часы. Конструкция может быть разработана с учетом индивидуального использования, в том числе активного отдыха, вроде езды на велосипеде и альпинизма. С учетом традиционных методов производства, это будет стоить целое состояние, и 5 000 – 15 000 тысяч рублей при производстве на 3D принтере.
   4. Рост
      Учитывая тот факт, что дети растут, физически уникальный ребенок будет очень быстро перерастать протез. Замена конечности, пока он или она не достигнет зрелости может быть довольно дорогим процессом.
      Это на самом деле оказывается не так просто для семей, вынужденных выплачивать по 500 000 тысяч рублей каждый год.
      Простота производства на 3D принтере, и значительно более низкая стоимость 3D протезирования, делают его гораздо более привлекательным вариантом.
   5. Комфорт
      Производство протезов при помощи 3D принтера позволяют подогнать механизм индивидуально под каждого пользователя, и заменить его в течении короткого времени, а такая технология как 3D сканирование передадут в конструкции каждый индивидуальный элемент конечности.

Наши инженеры и дизайнеры, готовы разработать для вас индивидуальный протез, подобрать нужный материал и передать его нашим партнерам, занимающимся 3D печатью на производство.

Протезирование и имплантирование – довольно значительная часть медицины. Но если наружные протезы изготавливаются хоть и не дёшево, но более-менее просто, то в ситуации с протезами внутренними всё гораздо сложнее.

Изобретение 3D принтера дало огромный толчок в развитии имплантации, ведь теперь при помощи расчётов, современного программного обеспечения и непосредственно принтера стала возможна печать даже самых сложных конструкций. Естественно, и в России изучение особенностей медицинского 3D принтера идет полным ходом. Как результат, первый в стране искусственный сустав, созданный индивидуально на 3D принтере был успешно имплантирован пациентке 7 октября.

Примечательно то, что никаких осложнений операция и восстановление после неё не имели. Так что вполне очевидно, что это более чем работоспособный вариант дальнейшей работы в области протезирования.

Операции, подобные этой будут проводиться и в дальнейшем. На данный момент запланировано 4 подобных хирургических вмешательства. На 2016 год предполагается, что их число может достичь 10. Необходимость в медицинской помощи такого уровня сложности не так уж часто встречается, так что огромному числу желающих взяться просто неоткуда.

Эндопротез тазобедренного сустава был изготовлен индивидуально. Непосредственно сам сустав разрабатывали и изготовляли в СПбПУ. Естественно, в этом им помогали специалисты из института им. Вердена. Фактически, это был первый прецедент изготовления индивидуального протеза в России. Естественно, большинство надеется на дельнейшее развитие медицинского 3D-протезирования. Ведь оно позволит значительно упростить процесс создания протезов и улучшит их функциональные качества.

В чём преимущество использования 3D принтеров в медицине:

• Быстрее изготовляется предмет.
• Могут точно воспроизвести часть тела.
• Изготовление требуемого под заказ, с учетом анатомических особенностей.
• Предполагается прорыв в трансплантологии органов.

Выполнен был протез из сложного титанового сплава. Это позволяет изделию быть устойчивым к влиянию на него человеческих тканей и жидкостей, а так же не влиять на организм самому.

3D протезы, как внутренние, так и внешние, имеют огромное влияние на развитие современной медицины. Относительная простота изготовления не может не радовать. Так же, стоимость изготовленных таким образом предметов является более чем экономичной, сильно обходя по этому параметру свои изготовленные «вручную» аналоги. Также, помимо цены и удобства в изготовлении, есть один, наиболее важный плюс. Это гораздо более высокое «качество» протеза с точки зрения удобства и соответствия требованиям. К примеру, внутренние протезы (сустав, кость) делают на основе 3D модели. Т.е. основную работу за вас делает компьютер, который не может не заметить чего-то, отвлечься и т.д.

Полностью исключается человеческий фактор. Внешние протезы (искусственные руки, ноги) изготавливаются так же строго по программе. Но они гораздо более удобно сидят на нужном месте. А ещё можно создавать креативные протезы и на цене это не сильно скажется. В отличие от обычного изготовления протезов, которое и так стоит недёшево, а уж если ы хотите что-то необычное, то придётся платить просто-таки огромную сумму.

В развитии протезирования наступил новый этап. Число компаний, которые занимаются созданием 3D-печатных конечностей, увеличилось в несколько раз. О самых интересных и перспективных из них читайте в нашем обзоре.

Össur

Компания с 1971 года занимается ортопедическим оборудованием, а также искусственными конечностями, которые реализует на американском, европейском и азиатском рынках. В своих новых моделях разработчики задействуют технологии для создания эффекта функционирования реальных человеческих мышц. Специальный механизм и материалы под управлением ПО могут быть адаптированы к ходьбе. Также они обеспечивают перемещение по сложным поверхностям с одновременным ускорением и замедлением шагов, чтобы минимизировались затраты с каждым шагом.

Touch Bionics

С 2007 года компания из Шотландии занимается протезированием верхних конечностей. Главной ее разработкой является миоэлектрический протез руки, управляемый сокращениями мышц, а также с помощью разработанного мобильного приложения.

Данные протезы предназначены как для совершения сложных движений, так и для поднятия предметов очень маленьких размеров. Настройки сенсоров протеза позволяют бионическим пальцам при движении руки в какую-либо сторону принимать заданное в настройках положение. Также возможно управление силой, прилагаемой пальцами протеза для сжимания объектов и скорости движения пальцев.

BionX

Компанию основал в 2007 году доктор Хью Герр, который изучал бионику и занимался протезированием нижних конечностей.

Герр тоже входит в число разработчиков, которые искали способ в первую очередь улучшить свою жизнедеятельность. В прошлом альпинист, он потерял обе ноги в результате отморожения.

Разработчик уверен, что наступает эпоха бионики, в которой нам открываются технологии, позволяющие имитировать важные физиологические функции.

Герр инициировал изготовление протеза нижних конечностей BiOM, которому под силу имитация мышечных функций. Также он позволяет прикладывать нужные усилия во время подъемов вверх по склонам или лестницам, при этом сохраняя плавность и гибкость.

Standard Cyborg

Отец-основатель этой компании — Джефф Хубер. А ее история началась с того, что инженер и предприниматель купил 3D-оборудование стоимостью $1 тыс. для изготовления готовых тестовых моделей. Начало было успешным, и Standard Cyborg присоединилась к акселератору Y Combinator.

Сам Джефф в детские годы в результате болезни лишился части левой ноги. Поэтому он не понаслышке знает о высокой стоимости протезов, особенно для людей, которые достигли совершеннолетия.

Изначально Хубер уделил больше внимания протезированию части ноги, расположенной ниже колена. Такой выбор был связан с тем, что даже в дорогих протезах в эту область попадают вода, песок и другая грязь. Избежать этого трудно. Например, принять душ на одной ноге почти невозможно. Чтобы решить проблему, Джефф занялся разработкой бюджетных искусственных конечностей с защитой от попадания воды и грязи.

Инженер отсканировал дорогой протез с защитой от воды и напечатал его с помощью трехмерного оборудования. Напечатанный протез оснащается уникальным защитным слоем из углеродного волокна. Этот протез не такой гибкий, но зато его можно купить за $800.

Exiii

Компанию в 2014 году основали три друга, которые в свое время работали в Sony и Panasonic. Идейным вдохновителем проекта выступил Джент Кондо, который в итоге стал генеральным директором компании. Будучи сотрудником Sony, он еще с 2011 года изучал бионические протезы и моторику человеческого тела. Но только с появлением в прошлом году недорогого 3D-оборудования приступил к воплощению своей идеи в жизнь.

Кондо исследовал японский рынок в направлении протезирования конечностей и обнаружил, что ниша все еще свободна. Только небольшая часть людей отдает предпочтение функциональным протезам, большинство же использует косметические заменители.

Джента Кондо уверен, что 3D-принтеры окажут влияние на многие сферы промышленности во всем мире, и он доказывает это своими достижениями.

Первый прототип бионической руки позволил ему стать обладателем второго места в одном из конкурсов, затем прототипы Exiii увидели гости фестиваля SXSW.

Сегодня разработки Exiii включают пять моделей. Последняя из них задействует три мотора, обеспечивающих функционирование пальцев. Для работы нужно подзарядить блок питания от цифровой камеры весом 650 г. В основе всех биоэлектрических прототипов лежит технология, преобразующая сокращения мышц в моторизированные движения пальцев.

Недавно в Exiii решили открыть доступ к программным исходникам и моделям деталей, пригодным для воспроизведения на 3D-принтере. Таким образом компания приглашает к содействию в развитии разработок энтузиастов со всего мира.

Bebionic

Одно из подразделений компании Steeper специализируется на протезировании рук. Его главный продукт работает под управлением микропроцессора. Приведение в действие каждого пальца протеза производится с помощью отдельного мотора, который управляется ПО.

Система имеет четырнадцать специально подобранных вариантов для положений пальцев и четыре для кисти.

Нагрузка, которую может выдержать конструкция, достигает сорока пяти килограммов. Мини-вариант протеза — bebionic small — идеально подходит женщинам.

Open Bionics

Стартап из Британии разрабатывает недорогие миоэлектрические протезы рук. Цена их продукции доступнее, чем у конкурентов. Но низкая стоимость не влияет на ее качество и выполняемые функции. Разработки Open Bionics можно найти в свободном доступе. Кроме того, компания является участником акселератора Disney, изготавливая детские протезы. На рынке продукция компании должна появиться в следующем году.