3D printen lijkt misschien science fiction, maar speelt nu een belangrijke rol in de medische zorg. Artsen kunnen deze technologie gebruiken om operaties te verbeteren, betere en betaalbare prothesen en implantaten te maken en zelfs snel medische apparatuur te ontwikkelen. Hier zijn enkele van de belangrijkste manieren waarop ziekenhuizen en artsen 3D-printing gebruiken, en hoe het uw gezondheidszorg in de toekomst kan veranderen.
3D printen in ziekenhuizen
In 2010 hadden slechts drie ziekenhuizen interne 3D-printfaciliteiten. In 2019 was dat aantal gegroeid tot 113. Hiermee kunnen artsen je anatomie bekijken voordat ze een operatie uitvoeren. Ze kunnen er zelfs op oefenen voor de ingreep. Dit kan leiden tot betere chirurgische resultaten. Uit een studie uit 2019, gepubliceerd in het tijdschrift JAMA Network Open, bleek dat artsen die een 3D-model gebruikten om zich voor te bereiden op operaties aan niertumoren, kortere operatietijden, minder bloedverlies tijdens operaties en een korter verblijf in het ziekenhuis rapporteerden. Uit een ander onderzoek uit 2021 bleek dat langdurige operaties 1,5 tot 2,5 uur korter duurden wanneer chirurgen 3D-modellen gebruikten om hen te begeleiden.
Om modellen te maken, stoppen artsen gewoonlijk de beeldgegevens van uw CT- of MRI-scans in een speciaal softwareprogramma. Dit maakt een computerondersteund ontwerpbestand dat naar een 3D-printer wordt gestuurd die een fysiek model uitprint.
Prothesen
Protheses zijn levensveranderend als je ze nodig hebt. Maar 3D-printbare protheses kunnen een nog grotere verandering zijn. Ze helpen ingenieurs en artsen om protheses te ontwikkelen die volledig op de persoon zijn afgestemd. Het heeft deze technologie ook toegankelijker en betaalbaarder gemaakt, aangezien 3D-printen voor consumenten betekent dat "doe-het-zelf"-prothesen door iedereen en overal kunnen worden geprint.
Een organisatie die mensen in nood helpt is e-NABLE, een netwerk van vrijwillige ontwerpers, ingenieurs en artsen die 3D-printbare protheses maken. Ze hebben al meer dan 8.000 protheses gemaakt voor mensen over de hele wereld.
Medische implantaten
Tandheelkundige implantaten waren een van de eerste goedgekeurde toepassingen van 3D-technologie, maar de FDA heeft ze sindsdien goedgekeurd voor knieën, heupen, enkels, ruggengraat en schedels. Deze implantaten zijn vaak dunner en goedkoper dan traditioneel vervaardigde implantaten. Een onderzoek onder mensen die een heupvervangende operatie ondergingen met een 3D-implantaat meldde een betere stabiliteit en minder pijn dan degenen die een gewoon implantaat kregen. Een theorie is dat de 3D-implantaten de botgroei meer bevorderen dan traditionele implantaten.
3D-geprinte implantaten lijken misschien ook meer op uw eigen bot. Uit een onderzoek onder mensen met een ruggengraatfusie die 3D-implantaten hadden gebruikt, bleek dat de operatie bijna altijd succesvol was (99%).
Medische apparatuur
Chirurgische instrumenten zoals tangen, klemmen, hemostaten en retractors kunnen nu worden geproduceerd met behulp van 3D-technologie. Een voordeel hiervan is dat ze snel kunnen worden aangepast nadat chirurgen ze hebben gebruikt en feedback hebben gegeven. Ze kunnen ook nuttig zijn wanneer er door problemen in de toeleveringsketen een tekort aan medische apparatuur ontstaat. Tijdens de COVID-19 pandemie, bijvoorbeeld, toen er een tekort was aan ventilatoren, ontwikkelde een team van de Oregon Health & Science University een goedkope ventilator die via 3D-printingtechnologie werd geproduceerd. Het apparaat is zo eenvoudig dat het geen elektriciteit nodig heeft en in slechts 3 uur kan worden gemaakt, voor minder dan 10 dollar per stuk.
Wat is er in de toekomst?
3D lichaamsweefsel
Veel grote ziekenhuizen kunnen al een 3D-model van uw lichaamsdelen of organen afdrukken om chirurgen te helpen bij het plannen van een procedure. Maar deze weefsels en organen worden alleen gemaakt in hard plastic of rubber. Nieuw onderzoek kan een meer authentieke versie opleveren. In 2020 maakten onderzoekers van de Carnegie Mellon University het eerste 3D-geprinte menselijke hartmodel op ware grootte van een stof genaamd alginaat, dat sterk lijkt op echt hartweefsel. Dit maakt het voor chirurgen gemakkelijker om het te snijden en te manipuleren, net zoals ze bij een echt hart zouden doen tijdens een medische ingreep.
Een uitdaging was om de organen tijdens het printen bij elkaar te houden, omdat het biologische materiaal, bekend als biolink, door de zwaartekracht vaak beweegt. Onderzoekers van de Carnegie Mellon University konden hun hart maken met een techniek die bekend staat als Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH). Hierbij wordt met een naald een oplossing van biologisch materiaal, of biolink, geïnjecteerd in zachte hydrogel, die het object tijdens het printen ondersteunt. Zodra het klaar is, wordt warmte toegepast om de hydrogel te laten wegsmelten.
De hoop is dat modellen als deze uiteindelijk een structuur kunnen opleveren waaraan cellen kunnen blijven kleven en waarop ze kunnen groeien, waardoor artsen menselijke organen kunnen repareren of zelfs volledig vervangen.
3D-pillen
Nu artsen overgaan op meer gepersonaliseerde geneeskunde, is de hoop dat 3D-pillen meebewegen. Hierdoor kunnen apothekers snel pillen produceren met doseringen, vormen, maten en afgifte-eigenschappen die op elke persoon zijn afgestemd. Op dit moment is er slechts één 3D-medicijn beschikbaar, Spritam (levetiracetam), een anti-epilepticum dat in 2015 door de FDA is goedgekeurd. Hiermee kunnen artsen een zeer hoge dosis voorschrijven, wat met conventionele methoden niet mogelijk is.
Maar 3D-pillen zijn nog niet van de grond gekomen, deels omdat het een tijdje duurt om ze te printen. Maar onderzoekers hebben een nieuwe printtechniek gevonden waarbij het geneesmiddel wordt opgelost in een oplossing van een chemische stof die door licht wordt geactiveerd. Hierdoor kan het snel stollen en een geprinte tablet vormen. Sommige medicijnen kunnen nu in slechts 7 seconden worden geprint. Onderzoekers hopen dat op een dag pillen kunnen worden geprint met het licht van je smartphonescherm.
