بازسازی جمجمه به کمک روش ساخت افزودنی – بخش سوم

روش ساخت افزودنی

ساخت افزودنی (Additive Manufacturing (AM)) و یا تولید نمونه­‌ی اولیه­‌ی سریع (Rapid Prototyping (PR)) یک تکنیک ساخت با استفاده از روش افزودنی است که براساس افزودن لایه­‌های کم ضخامت متوالی از ماده­ عمل می­‌کند. این فن­اوری با استفاده از اطلاعات به­‌دست­‌آمده از مدل هندسی سه بعدی CAD به تولید اجزای فیزیکی (مانند نمونه­‌های اولیه، مدل­‌ها، قالب­‌ها) می­‌پردازد. برای شروع این فرآیند ابتدا یک مدل سه بعدی با استفاده از نرم‌­افزار تهیه می‌­شود، که به صورت الکترونیکی برش داده­‌ می­‌شود. قسمت­‌های برید شده به منظور ایجاد خطوط کنترل کننده­‌ی حدفاصل­‌ها، استفاده می­‌شوند که در هر لایه دقیقا مشخص می‌­کنند که چه موادی باید اضافه شود. این لایه‌­ها به­‌طور متوالی پردازش می­‌شوند و بخش فیزیکی در حقیقت از انباشته شدن و چسبندگی لایه­‌ها از قسمت پایین با سمت بالا تولید می­‌شود.

این روزها، روش ساخت افزودنی برای ساخت ایمپلنت­‌های سفارشی به­‌کار می­‌رود در حالی­که متناسب با نیازهای هر فرد می‌­باشد و تمامی پارمترها از قبیل اندازه، شکل و خواص مکانیکی ایمپلنت را در نظر می­‌گیرد.

به منظور رسیدن به این هدف، تنها از اطلاعات دیجیتال استفاده می‌­شود. در این روش مدل­‌های فیزیکی دیگر مورد نیاز نیستند به­‌طوری­که الگوهای کامپیوتری تولید شده امکان تولید مستقیم محصول و ایمپلنت نهایی را فراهم می‌­کنند و بدین ترتیب زمان تولید کاهش می­‌یابد. استفاده از این تکنولوژی پتانسیل قابل توجهی را در کاهش دادن زمان تولید و جراحی و همچنین کاهش هزینه­‌های درمان دارا می‌باشد و می­‌توان به یک کیفیت مطلوب درمان برای تمامی افراد دست پیدا کرد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

بازسازی جمجمه به کمک پروتزهای شخصی‌سازی‌شده – بخش دوم

در حال حاضر یکی از مهمترین و دشوارترین مشکلات بیماران در سراسر جهان، ناکارآمدی یا از دست دادن تمام و یا بخشی از عملکرد یک عضو و یا بافت بدن در اثر ضربه و یا بیماری می­‌باشد. به همین دلیل به منظور پاسخگویی به تقاضاهای زیاد برای ایجاد روش­‌های جراحی ارتوپدی برای ترمیم و یا جایگزینی مناطق آسیب­ دیده، لازم است که مواد زیستی، تکنیک­‌های پیشرفته‌ی جراحی و استفاده از پروتزهای شخصی‌سازی‌شده را توسعه دهیم.

ترکیبی از مقاومت مکانیکی بالا، چقرمگی بالا، سهولت تولید، مقاومت خوب در برابر تخریب بر اثر خوردگی و هزینه­‌ی کم منجر به استفاده­‌ی برخی فلزات تحت عنوان مواد زیستی شد که عمدتا در تولید ایمپلنت­‌های ارتوپدی کاربرد دارد که تحت فشارهای شدید مکانیکی بدن قرار دارند.

امروزه تیتانیوم و آلیاژهای آن به طور عمده در کاربردهای ارتوپدی به طور موقت و یا دائمی به کار می‌­روند. عملکرد ایمپلنت­‌های موقت عمدتا در درمان شکستگی­‌ها مطرح می‌­شود که پس از طی دوره­‌ی مشخصی که از پیش تعیین شده­‌است از بدن خارج می­­‌شوند. از طرفی ایمپلنت­‌های دائمی جایگزین قطعات بدن شده و نقش آن عضو را برای باقی عمر بیمار بازی می‌کنند.

تیتانیوم یکی از مناسب­‌ترین موادی است که برای کاربرد در محیط­‌های خورنده و یا در مواردی که نیاز به چگالی پایین می­‌باشد، به راحتی استفاده می­‌گردد. این ماده دارای استحکام بالا و وزن کم است و همچنین با تشکیل یک لایه­‌ی محافظ از اکسید تیتانیوم (TiO2)  بر روی سطح فلز دارای مقاومت در برابر خوردگی می‌­باشد. در میان آلیاژهای تیتانیوم نیز Ti6Al4V بیشترین کاربرد را در تولید ایمپلنت‌­های جراحی دارد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

بازسازی جمجمه به کمک پروتز شخصی‌سازی شده – بخش اول

روش ساخت افزودنی (Additive manufacturing (AM)) سبب شده­ است تا پیشرفت­‌های متعددی در زمینه پزشکی به خصوص در زمینه­‌ی ساخت ایمپلنت­ حاصل شود. استفاده از این روش موجب می­­‌شود تا با کمک یک مدل فیزیکی حاصل از تصویربرداری سه بعدی که به ­طور دقیق آناتومی بدن بیمار را نشان می­‌دهد، شبیه­ سازی و ساخت پروتز شخصی‌سازی شده انجام شود. همچنین این فناوری قادر به ساخت و تولید مستقیم مدل سه ­بعدی حاصل از طراحی می­‌باشد و به همین دلیل موجب تسهیل در جراحی و کاهش خطرات احتمالی می­‌گردد.

علاوه­ بر این روش ساخت افزودنی برای تولید ایمپلنت­‌های طراحی شده به صورت شخصی برای هر بیمار در موارد مختلف نقص و بیماری از قبیل جراحی­‌های فک و صورت (craniomaxillofacial) با اندازه، شکل و خواص مکانیکی موردنظر، استفاده می­‌شود. در این مطالعه از روش ساخت افزودنی به منظور تولید پروتز شخصی‌سازی شده و سفارشی برای رفع نقص بزرگ در ناحیه­ ی جمجمه استفاده­ شده ­است. در مرحله­ ی اول از نتایج حاصل از سی‌تی اسکن بیمار و با استفاده از نرم­ افزار، هندسه­‌ی جمجمه­ ی بیمار بدست­ آمد. پروتکل ارائه شده برای ایجاد یک بایو مدل از نقص استخوانی به منظور برنامه­ ریزی برای جراحی و در نهایت ساخت ایمپلنت خاص بیمار، مورد استفاده قرار گرفت.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

بازسازی­ فک و صورت

روش جدید ساخت افزایشی در دهه­‌های اخیر توسعه داده شده‌است و امکان شکل­‌دهی مواد مختلف را قبل از عمل به شکل ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده برای بازسازی­ فک و صورت و جمجمه امکان­ پذیر می­‌نماید که به صورتی دقیق برای عیوب جمجمه­‌ای هر شخص طراحی شده‌است.

پروتزهای شخصی‌سازی‌شده برای بازسازی­ فک و صورت و جمجمه پیشرفت قابل توجهی را در شکل و هندسه داشته‌­اند. ایمپلنت‌های ساخته شده به روش پرینت سه بعدی می­‌توانند برای بازسازی عیوب بزرگ و با شکل­‌های پیچیده در ناحیه جمجمه و فک و صورت بسیار مفید باشند. این روش می­‌تواند برای بازسازی استخوان در نواحی دیگر نیز مفید باشد.

ایمپلنت‌های تولید شده توسط  بنش مدیکل با استفاده از آخرین فناوری پردازش تصاویر پزشکی و تکنولوژی ساخت افزایشی می‌توانند به کمک جراحی­‌های پیچیده مفاصل ارتوپدی آیند. این مهم با قادر ساختن مهندسان برای طراحی و ساخت بهترین ایمپلنت ممکن برای بیماران جراحان امکان­پذیر می­‌شود.

هم اکنون بنش مدیکال ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده ساخته شده به صورت سفارشی را به جراحان و بیماران آنها پیشنهاد می­‌دهد که با استفاده از اطلاعات MRI یا CT scan ساخته می‌شوند و با شکل طبیعی و منحنی­‌های مفصل زانو، لگن، شانه و غیره همخوانی کامل دارند. بنش مدیکال از تکنولوژی ساخت افزایشی برای تبدیل اطلاعات اسکن به یک مدل سه بعدی و سپس ساخت پروتزی که دقیقا با مفصل بیمار همخوانی دارد استفاده می­‌نماید.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

ایمپلنت مخصوص هر بیمار

ایمپلنت مخصوص هر بیمار

استفاده­‌های اخیر از روش ساخت افزودنی یا به زبان ساده‌تر پرینت سه بعدی در حوزه پزشکی، مهندسی پزشکی و مهندسی بافت را می­‌توان به چند دسته کلی دسته‌بندی نمود: تولید بافت و عضو، تولید ایمپلنت مخصوص هر بیمار یا همان پروتزهای شخصی‌سازی‌شده، مدل­‌های آناتومیک و تحقیقات دارویی که روی ساخت دارو، تحویل و میزان دوز آن تمرکز دارند.

قابلیت تولید سریع ایمپلنت­‌ها و پروتزهای سفارشی می‌تواند مشکلی نادر اما جدی در جراحی‌های ارتوپدی مانند تعویض مفصل زانو یا لگن را حل کند. مشکلی که طی آن پروتزهای استاندارد برای بعضی بیماران مخصوصا موارد پیچیده و جراحی‌های اصلاحی مجدد مناسب نیستند و تنها با استفاده از پروتزهای مخصوص هر بیمار می­توان مشکل بیمارانی از این دست و جراحان آن‌ها را حل نمود.

اخیراً یک تیم پزشکی در مرکز تحقیقاتی در بلژیک اولین پروتز تیتانیومی سفارشی مربوط به فک، تولید شده به روش پرینت سه‌ بعدی را در بدن بیمار قرار دادند. این ایمپلنت با استفاده از لیزر جهت ذوب ممتد لایه‌های نازکی از پودر تیتانیوم ساخته شده بود. استفاده از این پروتزهای شخصی‌سازی‌شده می‌تواند کمک شایانی به بهبود بیماران با وضعیت­‌های خاص در استخوان‌های فک، صورت و جمجمه نماید.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

پروتز جراحی فک و صورت

پروتز جراحی فک و صورت مطابق با آناتومی بیمار

برای بازسازی جمجمه و یا جراحی فک و صورت مطابق با آناتومی بیمار، ذات سفارشی بودن ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده بنش مدیکال این اجازه را می‌دهد که بتوان آن را با قیمتی رقابتی ساخت. پروتزهای مطابق با آناتومی بیمار از مزایایی مشابه برنامه‌ریزی جراحی دیجیتال (برای نمونه در بازسازی عیوب مربوط به فک و صورت و جمجمه یا تروما) سود می‌برد و این مزایا شامل کاهش زمان جراحی، ریسک‌های عمل و بهبود نتایج حاصل از جراحی است.
از لحاظ زیبایی، مش تیتانیومی باید با استفاده از دست خم شود تا به بهترین نحو با بیمار مطابقت پیدا کند اما خمکاری مداوم تیتانیوم می تواند منجر به میکروترک‌هایی شود که می‌تواند استحکام ماده را تضعیف کند. شکل دادن به تیتانیوم در اتاق عمل می‌تواند منجر به شکست پروتز شود، ولی در مورد ایمپلنت شخصی‌سازی‌شده از جنس تیتانیوم، جراح می‌تواند از ریسک شکل دادن به پروتز اجتناب نماید چرا که این ایمپلنت‌ها دقیقاً منطبق با آسیب بیمار، شخصی‌سازی شده‌اند.

علاوه بر این، به کمک ایمپلنت شخصی‌سازی‌شده بنش مدیکال، در اکثر موارد نیاز به استفاده از پیوند استخوانی از بین می‌رود که این مساله کمک شایانی به کاهش زمان جراحی و مدت زمان ریکاوری بیمار می‌کند.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

ایمپلنت­‌های شخصی‌سازی‌شده جمجمه

ایمپلنت­ های شخصی سازی شده جمجمه

ایمپلنت­‌های شخصی‌سازی‌شده برای بازسازی عیوب مربوط به جمجمه، فک و صورت به علت کارایی بهتر در برابر همتایان عمومی خود، اهمیتی زیادی پیدا کرده‌اند. این امر به خاطر تطابق دقیق ناحیه کاشت ایمپلنت، زمان جراحی کمتر و زیبایی بیشتر ایمپلنت تولید شده به روش پرینت سه بعدی است.

پیشرفت­ در فرآیندهای ساخت جهت پرینت مستقیم پروتز شخصی‌سازی‌شده محدودیت­های شکل، ابعاد، ساختار درونی و خواص مکانیکی را حذف کرده است و امکان تولید پروتزهای تیتانیومی را فراهم آورده است که نیازهای فیزیکی و مکانیکی ناحیه کاشت ایمپلنت را برآورده می­‌نماید. از این رو، استفاده از این پروتزها روز به روز در میان جراحان فک و صورت، ارتوپدی، پلاستیک و مغز و اعصاب بیشتر می‌شود.

با به کارگیری پروتزهای شخصی‌سازی‌شده بنش مدیکال، نیاز به شکل دادن مش های تیتانیومی و همچنین برداشت پیوند استخوانی از بیمار از بین می‌رود و این امر به کاهش زمان جراحی و همچنین کاهش دوره بهبود پس از جراحی در بیمارستان کمک کرده و نهایتا باعت کاهش هزینه‌های کلی جراحی می‌شود. علاوه بر این، نتایج چه از لحاظ زیبایی و چه از لحاظ پزشکی قابل قبول تر بوده و احتمال نیاز به عملی جراحی مجدد (ریویژن) کمتر می‌شود.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

خواص مکانیکی ایمپلنت

خواص مکانیکی ایمپلنت و انطباق آن با استخوان با روش های پرینت سه بعدی و ساخت افزایشی

یکی از راه‌های کاهش اختلاف بین خواص مکانیکی ایمپلنت و استخوان، انطباق دادن خواص مکانیکی و سفتی است. با اعمال تخلخل در پروتزهای شخصی‌سازی‌شده تیتانیومی مدول الاستیک ماده کاهش می‌یابد و به استخوان نزدیک تر می‌گردد. مساله‌ای که به خصوص در جراحی‌های ارتوپدی به علت بارگذاری بر روی پروتز، از اهمیت بالایی برخوردار است. مفاصل زانو و لگن دائما تحت اعمال نیرو می‌باشند و با قراردادن جسمی خارجی در بدن که دارای استحکامی بسیار بیشتر از استخوان می‌باشد، این جسمی خارج با جذب عمده استرس مانع انتقال و توزیع نیرو به استخوان‌های مجاور می‌شود که نتیجه آن تضعیف و پوکی استخوان می‌باشد.
بنش مدیکال با استفاده از به‌روزترین روش‌های ساخت مانند پرینت سه بعدی و ساخت افزایشی قادر به ساخت پروتزهای شخصی‌سازی‌شده تیتانیومی می‌باشد که تخلخلی مطلوب دارند و برای داشتن ضخامت دیواره، سایز تخلخل و مدول بالک مطلوب اصلاح شده‌اند.

متخلخل کردن پروتز جدا از آنکه باعث نزدیک کردن خواص مکانیکی ایمپلنت به استخوان می‌شود، محیط مناسبی را جهت رشد استخوانی و یک‌پارچه شدن پروتز و استخوان فراهم می‌کند که در فیکسیشن اولیه و نهایی پروتز بسیار موثر می‌باشد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

CAD/CAM در طراحی پروتز

CAD/CAM در طراحی پروتز

سیستم­‌های CAD/CAM  (Computer Aided Designing/Computer Aided Manufacturing) به روشی گفته می‌شود که طراحی قطعه و سپس ساخت آن به کمک رایانه انجام می‌شود. به عبارتی دیگر به دستگاه ساخت قطعه به کمک برنامه‌ریزی کامپیوتری گفته می‌شود که چه مسیری را برای ساخت قطعه طی کند.

سیستم‌های CAD/CAM بــنش مدیکال را قادر ساخته‌­اند تا طراحی و تولید ایمپلنت­‌های شخصی‌سازی‌شده را با قیمتی مناسب و در زمانی معقول انجام دهد. تکنولوژی­‌های ساخت افزایشی برای تولید پروتزهای شخصی‌سازی‌شده پیچیده بدون هیچ قید و مانعی برای طراحی مناسب هستند.

روش­ پرینتر سه­ بعدی فلزی از مواد زیست­ سازگار و قابل کشت در بدن مانند تیتانیوم خالص ،Ti6Al4V، کبالت کروم استفاده می­ کنند و تولید مستقیم پروتزهای شخصی‌سازی‌شده را با خواص مهندسی که با خواص بافت­‌ها در ناحیه کاشت ایمپلنت مطابقت دارد، آسان می‌نمایند.

آلیاژ تیتانیوم از پرکاربردترین مواد در ساخت ایمپلنت‌های پزشکی می‌باشد و دهه‌ها در ساخت پروتزهای ارتوپدی مانند پروتزهای لگن و زانو از آن استفاده شده است. علاوه بر زیست سازگار بودن از دیگر ویژگی های آن می توان به استحکام بالا و وزن پایین اشاره کرد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

ساخت پروتزهای شخصی‌سازی‌شده

ساخت پروتزهای شخصی‌سازی‌شده به کمک سی‌تی اسکن بیمار

بــنش مدیکال قادر است تا با استفاده از اطلاعات سی‌تی اسکن بیمار، پروتزهای شخصی‌سازی‌شده ­ای بسازد که می­‌تواند آسیب‌­های قابل توجه جمجمه، فک و صورت بیمار را درمان نماید. محققان استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی را در بسیاری از موارد مفید دانسته­‌اند زیرا به خاطر سفارشی بودن ایمپلنت‌های ساخته شده به این روش، ایمپلنت بیشتر با عیب مورد نظر تطابق دارد و زمان کمتری نیز در اتاق عمل صرف می­‌شود.

در انتها بیمار ظاهر بهتری دارد زیرا در صورت امکان پروتز بر اساس قسمت سالم بیمار، قرینه‌سازی می‌شود. این ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده تیتانیومی در صورت ضربه دیدن نیز مقاوم هستند. یک عمل جراحی برای قرار دادن یک پروتز شخصی سازی شده وقت کمتری را نسبت به مش های تیتانیومی و یا پیوند استخوانی می برد چرا که نیازی به برداشت پیوند از بیمار و یا شکل دادن به پروتز نیست و پروتز دقیقاً مطابق با آسیب بیمار طراحی شده است.

ضمن آنکه می توان با استفاده از مدل های آناتومیک پیش از عمل جراحی، به خوبی با آناتومی منطقه آسیب دیده آشنا شد و به این ترتیب با دیدی بهتر عمل جراحی را آغاز کرد.

 

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”