Additív gyártás az állatorvosi sebészetben
Egy nemzetközi erőfeszítés, amely Németországból, Kanadából és az Egyesült Királyságból érkezett. Additív gyártás (AM), más néven fém 3D-nyomtatás, nagyszerű eredményekkel segítette megmenteni egy kanadai család kutyáját.
Egy nemrégiben végrehajtott sikeres sebészeti beavatkozás során Renishaw cég általa gyártott, a németországi Voxelmed cég által tervezett implantátumot ültettek be egy kutya koponyájába, hogy pótolja a rákos daganat miatt állkapcsából eltávolított beteg szöveteket.
Előzmények:
Tapasztalatok szerint a tíz év feletti kutyák több mint 50 százalékánál valamilyen daganat alakulhat ki. A daganatokat leggyakrabban kemoterápiával próbálják megszüntetni, szerencsére a többségük viszont túlzott hosszan tartó trauma nélkül műtéttel eltávolíthatóak.
Vannak olyan esetek, hogy a daganat olyan helyen alakul ki, hogy a műtéti beavatkozás következményeként az állat életminősége nagymértékben leromlik.
A humán gyógyítás fejlődését jelentős elmozdította, hogy a sebészek kifejezetten a beteg embere szabott implantátumokat alkalmazzanak. Ennek eredményeképpen nagymértékben javulnak a gyógyulás esélyei és csökken a beteg felépülési ideje.
Korábban a kórházak csak összetett esetekre használták a páciens specifikus implantátumokat (PSI), ám mostanra – a technológiai fejlődésnek köszönhetően – a megszokott gyakorlat részévé váltak.
Az egyéni, beteg specifikus (PSI) implantátumok előállításának egyik leghatékonyabb módja az additív gyártás (AM) alkalmazása orvosok által használt specifikus CAD-eszközökkel, melyek lehetővé teszik az egyedi tervezést. Erről egy korábbi cikkünkben már olvashatott.
Kihívás
Egy hétéves berni pásztorkutya felső állkapcsának bal oldalán kialakult rossz indulatú daganat eltávolítására nem volt más lehetősége, mint a növekedés teljes kimetszése, majd a rekonstruálása.
Az állkapocs pótlását titán ötvözetből készült implantátum oldotta meg. Titán implantátum elkészítése a koponya hiányzó részének összetettsége miatt, jelentős tervezési és gyártási szabadságot igénylő feladat volt. Végül sikerült additív technológiával, 3D fémnyomtatással elkészíteni a koponyához illeszkedő implantátumot, mely megfelelően alátámasztja a kutya koponyájának csontszerkezetét. A műtét sikeres volt!
Additív gyártástechnológia nélkül lehetetlen lett volna a kutya állcsontjának rekonstrukciója daganateltávolítás után, mert a terület geometriájában rendkívül összetett.
Megoldás
A beavatkozást Julius Liptak, a kanadai ottawai Alta Vista Állatkórház állatorvosa végezte, a németországi Voxelmed által tervezett, additív gyártású titán állkapocs-implantátumot használatával.
Az orvosi képalkotó eszközök integrálását lehetővé tevő Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) szabvány felhasználásával a kutya érintett területéről digitális 3D-s modell készült. A modellt egy egyedi implantátum tervezésére használták fel Dr. Liptak közreműködésével.
A kép egy golden retriever MRI/CT digitális állományaiból készült 3D modellen keresztül mutatja meg a koponya vonalait, ami alapján az implantátum megtervezhető. Köszönet az IdeaForm-nak a modell elkészítéséért!
Az implantátum tervezése során Dr. Liptak többször is felülvizsgálta a tervet, hogy összehasonlítsa a kutya koponyájának 3D-s képeivel és modelljeivel. Orvos útmutatási, javaslatai alapján történt tervezői egyeztetések során sikerült egy olyan implantátum elkészítése, mely mindenben megfelelt az orvosi előírásoknak, el-, és felhelyezése így tökéletesen sikerült.
A kutya koponya modellje alapján Dr. Liptak előre meg tudta tervezni a műtéti eljárást, ésszerűsítette annak folyamatait, így csökkenteni tudta az állat műtéti terhelésének idejét.
Az implantátumot az Additive Design in Surgical Solutions (ADEISS) központjában gyártották Londonban (Ontario, Kanada).
"A műtét során eltávolították az érintett területeket a daganatszegélyekkel együtt"
– magyarázta Jan Klasen állatorvos, a Voxelmed 3D tervezője és vezérigazgatója.
Ezután az implantátumot a helyére helyezték és sebészeti csavarokkal rögzítették. Arc axiális mintázatú bőrlebenyet készítettünk, és ezzel lefedtük az érintett területet és az implantátumot. Ez különösen lenyűgöző fizikai eredményt hozott a kutyának, mivel az orr szerkezetét nem kellett megváltoztatni a hiányzó szövetek miatt.
Az implantátum tervezése és gyártása mindössze két hétig tartott. Ebben a konkrét esetben a kutya folyamatos daganatnövekedéstől szenvedett. Ha az implantátum előállítása sokáig tartott volna, a betegség elterjedése lehetetlenné tette volna a használatát.
Eredmények
Additív gyártástechnológia nélkül szinte lehetetlen lett volna a kutya koponyáját rekonstruálni a daganat eltávolítása után, mert a terület geometriájában rendkívül összetett volt
– kommentálta Klasen.
"Az implantátumnak hasonló formájúnak és funkcionalitásúnak kellett lennie, mint a kutya meglévő csontszerkezete. Az additív gyártás alkalmazása a száj- és orrüreg eredeti formájának és funkciójának megőrzése érdekében magas életminőséget biztosít a kutyának, ahogyan a természetes alakú koponya és felső állkapocs segíti a kutyát a könnyű légzésben és az étkezésben.
"Tudomásom szerint ez az első ilyen típusú implantátum. Ezt az esetet megelőzően az állatorvosok többsége nem tudta, hogy ez a technológia egyáltalán elérhető. Hasonló rekonstrukciókat terveznek most Németországban, és folyamatban van a kutatás arra vonatkozóan, hogy az állatok hogyan profitálhatnak ebből az eljárásból."
A hét éves berni pásztorkutya mindössze egy nappal a műtét után elhagyhatta a kórházat. Gyógyulása során egy kis ideig még fájdalomcsillapítókkal és antibiotikumokkal élt, de az orrán keresztül normálisan tudott lélegezni, és azóta teljesen felépült. Az additív gyártás fejlődésének eredménye, hogy kutyus előtt hosszú és boldog élet állhat. :)
Célunk, hogy a technológia iránt érdeklődő szakemberek a külföldi példa által meg- és felismerhessék a lehetőségeket!
Esetleges fordítási hibákért elnézést kérjük, azokért felelősséget nem tudunk vállalni.