Printerom do zamjenskih dijelova za ljudsko tijelo
20. septembar 2019
Zamjenski zubi koji izgledaju kao originalni. Vijci za kosti koji stabiliziraju polomljene kosti, ali se ne moraju vaditi jer se razgrađuju istom brzinom kojom kost zarasta. Ono što ljudima donosi olakšanje, poduzećima je veliki izvor zarade. Promet u njemačkom zdravstvu je prošle godine iznosio gotovo 370 milijarda eura, to je 12 posto njemačkog BDP-a. A posljednjih godina je promet u toj branši rastao četiri posto godišnje, što je više od prosjeka gospodarskog rasta u Njemačkoj, kažu u njemačkom Savezu medicinske tehnologije (BVMed).
Jedan dio zdravstvene branše je medicinska tehnika. Ona je relativno neovisna o konjunkturi, jer će uvijek biti bolesnih zglobova, polomljenih kostiju i trulih zubi. Osim toga promet će povećati i demografske promjene. Sve više ljudi na Zemlji znači i veći broj potencijalnih pacijenata. Više pacijenata donosi i demografski razvitak u Njemačkoj. Iako to zvuči cinično: stariji ljudi češće trebaju zamjenske dijelove nego mladi. Samo na tržištu implantata u 2016. je promet u svijetu iznosio više od 40 milijardi američkih dolara.
Nužnost inovacije
Brojne strojograđevne tvrtke nade polažu u taj segment. Dosad su njemački strojograditelji dobro živjeli od autoindustrije. Ali, njoj predstoje velike promjene s obzirom na sve jači prelazak na električne automobile. Za njih treba manje dijelova što će pogoditi i strojograditelje i kooperante. Osim toga strojogradnju, orijentiranu na izvoz, pogađa i slabljenje potražnje u svijetu.
Ali, to nadoknaditi prelaskom na medicinsku tehniku neće biti lako. Time što sve više poduzeća ulazi na to tržište povećava se i pritisak na njih da smanje troškove proizvodnje, da imaju produktivnije strojeve i postupke, kaže Marc André Dittrich iz Instituta za alatne strojeve i proizvodnu tehniku Sveučilišta u Hannoveru.
Povećavaju se i obveze proizvođača medicinskih aparata i implantata glede dokumentacije i informiranja mjerodavnih ustanova o svojim proizvodima. Time se povećava i potreba za boljim strojevima, kao i razvitkom novih strojeva i postupaka.
Tiskanje zamjenskih dijelova tijela
Jedan od takvih novih postupaka je tiskanje dijelova 3D-printerom. Primjerice tiskanje zamjenskih kostiju lica. Kosti koje je zahvatio rak moraju biti uklonjene, a bez zamjenskih kostiju lice bi cijeli život ostalo unakaženo.
Zato kirurzi nastoje nadoknaditi uklonjene kosti tako da lice izgleda otprilike kao i ranije. Liječnik je zato dosad za vrijeme operacije morao napraviti implantat od titanovog lima.
Sad se prije operacije snimi oblik lica pacijenta. Na temelju toga se 3D-printerom napravi implantat koji liječnika spreman čeka za vrijeme operacije.Time se smanjuje i trajanje i troškovi operacije.
Tu metodu od početka 2018. koristi ruski proizvođač medicinske tehnike CONMET. Uz pomoć 3D-printera njemačkog proizvođača Trumpf stvaraju individualne implantate. Implantati se izrađuju nanošenjem metalnog praha koji se onda rastali i tako sloj po sloj. Tako se mogu stvoriti geometrijski kompleksna tijela sa šupljinama i unutarnjom strukturom, kakva nije moguće izraditi konvencionalnim metodama kao što su tokarenje i glodanje.
Na taj način se stvaraju i zamjenski zubi. U Španjolskoj se već 80 posto kruna za zube pravi 3D-printerom, u Njemačkoj tek oko 20 posto.
Pila s unutarnjim hlađenjem
Strojari se brinu ne samo za perfektne zamjenske dijelove nego i za alate koji trebaju kod operacija. U Njemačkoj je 2016. godine ugrađeno 230.000 proteza koljena i 165.000 proteza kuka. Da bi se to moglo učiniti, mora biti otpiljen jedan dio zdrave kosti.
Pri piljenju se kost zagrijava zbog trenja i ako je temperatura previsoka odumiru stanice u zdravoj kosti pa implantat ne bi čvrsto stajao. "Zbog toga smo s još dva poduzeća razvili novu pilu koja ima unutarnje hlađenje", objašnjava Marc André Dittrich sa Sveučilišta u Hannoveru. I te pile nastaju uz pomoć 3D-printera.
Dosta je pokusa na čovjeku
Kad pilot uči letjeti, vježba na simulatoru letenja. I liječnici već 25 godina mogu vježbati operacije na simulatoru. Ali, samo za minimalno-invazivne zahvate. A tko želi vježbati umetanje proteze kuka, vježba najprije na svinjama pa na leševima i onda na živom čovjeku, naravno, pod nadzorom iskusnoga liječnika. Pa ipak nitko ne bi htio biti prvi pacijent na kojemu liječnik po prvi put obavlja operaciju kuka.
"Nema digitalnih vježbi, jer se mora simulirati veliku snagu. Kad liječnici bruse dijelove kosti, koriste svu svoju snagu", objašnjava Mario Lorenz, znanstveni suradnik na Tehničkom sveučilištu u Chemnitzu. "Zato smo prije tri godine počeli koristiti robota tvrtke Kuka za vježbanje brušenja kosti", napominje on.
Budući liječnik kroz svoje 3D-naočale vidi pacijenta na operacijskom stolu. U ruci drži pravu glodalicu koja je povezana s rukom robota. Kroz otpor koji stvara robot liječnik dobije osjećaj za to koliko jako mora stisnuti da bi izbrusio primjerice kost za umetanje umjetnoga kuka.
Ali, prava vježba uslijedit će tek na živim ljudima. Jer, na sveučilištima nema simulatora za takve operacije. Lorenz se ipak nada da će se to za godinu-dvije promijeniti.