تکنولوژی چاپ سه بعدی در خدمت پزشکان

در سال‌های اخير چاپ سه بعدی، کاربردهای بيشتري در حوزه سلامت به جامعه جهانی معرفي کرده است. در حالي که هدف نهايی چاپ سه بعدی که پرينت کامل تمام اعضاي پيچيده بدن، براي پيوند است، هنوز چندين دهه با ما فاصله دارد، امروزه چاپ سه بعدی کاربردهای فراواني در عرصه پزشکی و دندانپزشکی ديجيتال داشته و به صرفه‌جويی و بهبود زندگی به طرق مختلف و در مکان‌های مختلف کمک می‌کند که هرگز در چندين سال پيش قابل تصور نبود.

چاپ سه بعدی باعث تغييرات در بسياری از شيوه‌های توليد شده است. هنوز رقابت اين روش با برخي از روش‌های متعارف دشوار است، دليل اصلي اين موضوع نيز سرعت بسيار کم چاپ سه بعدی قطعات بزرگ و تعداد بالا است. با اين حال علم پزشکي به شدت علاقه‌مند به اين تکنولوژی با توانايی ايجاد راه حل‌های متناسب با هر بيمار است. چاپ سه بعدی به عنوان يک راه حل جديد براي ايجاد دستگاه‌های سفارشی مطابق با نياز بيماران پذيرفته شده است. در ادامه برخي کاربردهای چاپ سه بعدی که در حال تغيير دنيای پزشکي هستند معرفی می‌شوند.

مزايای بيشماری در استفاده از چاپ سه بعدی در حوزه‌های پزشکی وجود دارد که زمينه بهبود و نجات جان بيمار را فراهم می‌کند. کاربردهای پزشکی برای چاپ سه بعدی به سرعت در حال گسترش هستند و انتظار می‌‌رود که مراقبت‌های بهداشتی را متحول کنند. استفاده‌های پزشکی براي چاپ سه بعدی، چه واقعی و چه بالقوه، می‌توانند در چند دسته گسترده قرار بگيرند.

تنها در یک دهه‌ی گذشته شرکت Arcam بیش از ۱۰۰ هزار ایمپلنت جایگزین استخوان لگن را با فناوری چاپ سه‌بعدی تولید کرده است (این شرکت اکنون به‌عنوان زیرمجموعه‌ی GE Additive) فعالیت می‌کند. دکتر گویدو گراپیولو با همکاری شرکت LimaCorporate محصولی به‌نام Delta-TT Cup دارد که با استفاده از تیتانیوم تورتیغه‌ای (Trabecular) ساخته می‌شود.

ماده‌ی مذکور ساختار سلولی شش‌ضلعی سه‌بعدی دارد که به ساختار تورتیغه‌ای استخوان نزدیک است. استفاده از این ساختار امکان هماهنگی تیتانیوم را با سیستم استخوانی بدن فراهم می‌کند. درنتیجه رشد استخوان به داخل ایمپلنت هم ممکن خواهد بود.

برخی از اولین محصولات Delta-TT پس از گذشت یک دهه هنوز به‌خوبی در بدن بیماران فعال هستند. سمعک از دیگر محصولات حوزه‌ی بهداشت و سلامت محسوب می‌شود که با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی تولید بهینه‌تری دارد. به‌علاوه محصولات جدید در این حوزه به‌خوبی قابلیت مخفی ماندن دارند. حجم زیادی از سمعک‌های تولیدشده در ۱۷ سال گذشته با فناوری چاپ سه‌بعدی تولید شده‌اند که شرکت Phonak نقش مهمی در رایج کردن آن‌ها داشت.

فناوری تولید سمعک به کمک چاپ سه‌بعدی به‌نام Rapid Shell Modeling شناخته می‌شود که در سال ۲۰۰۱ توسط همین شرکت معرفی شد. پیش‌از آن، فرایند تولید سمعک به ۹ مرحله‌ی تولیدی در آزمایشگاه نیاز داشت و محصول نهایی هم آن‌چنان مناسب نبود.

برای ساخت سمعک به‌ کمک چاپ سه‌بعدی ابتدا قالبی سیلیکونی درون گوش بیمار قرار می‌گیرد تا شکل کانال گوش شناسایی شود. سپس قالب مذکور با فرایند اسکن سه‌بعدی و کمی اصلاح مدل‌سازی به مدل سه‌بعدی و درنهایت به قالب اصلی سمعک تبدیل خواهد شد.

فرایند چاپ سه‌بعدی در تولید سمعک عموما با روش SLA (Stereolithography) vat photopolymerization انجام می‌شود. پس از اضافه کردن قطعات الکترونیکی، سمعک برای استفاده‌ی آسان کاربر آماده است. با استفاده از فرایند مذکور، سالانه صدها هزار سمعک به‌صورت اختصاصی برای بیماران طراحی و ساخته می‌شوند.

کاربردهای حیاتی چاپ سه‌بعدی در علم پزشکی روز‌به‌روز بیشتر می‌شوند، فرایندی شبیه به RSM که در تولید سمعک استفاده می‌شود، به‌مرور علم دندانپزشکی را هم متحول می‌کند. قالب‌های مخصوص اورتودنسی امروزه جزو پرتیراژترین محصولات صنعت چاپ سه‌بعدی محسوب می‌شوند.

ماشین‌هایی که این قالب‌ها را تولید می‌کنند از انواع SLA و MJF هستند. دراین‌میان روش‌های جدید چاپ سه‌بعدی امکان تولید سریع‌تر و بدون نیاز به قالب را برای محصولات اورتودنسی فراهم می‌کنند. از برندهای مشهور چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی می‌توان به EnvisionTec اشاره کرد.

فناوری‌های زیستی و تولید ارگان‌های بدن با استفاده از چاپ سه‌بعدی، روز‌به‌روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. مهندسی بافت در این صنعت از لایه‌های سلول‌های زنده برای تولید اعضای بدن استفاده می‌کنند. فناوری مذکور به‌نام چاپ زیستی (Bio Printing) شناخته می‌شود.

علاوه بر موارد بالا، تجهیزات ترمیم شکستگی هم امروزه با فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته می‌شوند. با نگاهی به تصور بالا متوجه کارایی چنین محصولاتی می‌شویم که مقاومت بالا را با طراحی زیبا به کاربر عرضه می‌کنند.