기도 부목 및 스텐트에 대한 3D 모델링의 영향

우리는 이전에 의료 응용 분야에서 3D 모델링 및 인쇄의 증가하는 역할과 이것이 사람들의 삶을 개선하는 데 미치는 영향에 대해 쓴 적이 있습니다. 그러나 이 기술은 인명 구조 절차를 가능하게 하는 더 큰 가능성을 가지고 있습니다.

과거 블로그에서 우리는 내부 구조와 사지를 제어하는 ​​데 사용되는 개별 조직 및 근육의 강도를 이해하기 위해 하지를 모델링해야 하는 MIT의 Biomechatronics 연구 그룹에서 개발한 전동 보철을 다루었습니다. 따라서 기본 팔다리는 표준 구조이지만 부착물 및 센서 구조는 각 클라이언트에 맞게 모델링 및 제작되어야 합니다.

우리는 또한 외과의가 환자에 맞게 맞춤화된 관상 정맥 스텐트와 교체 관절을 삽입하는 수술실로 대량 맞춤화가 어떻게 확장되는지 논의했으며 곧 환자가 정확한 구성과 크기를 결정하기 위해 영향을 받는 동맥과 관절을 3D 모델링하게 될 것입니다. 필요합니다.

이 두 가지 응용 프로그램 세트는 모두 3D 모델링 및 인쇄가 기존 처리 및 응용 프로그램을 개선하는 방법을 보여줍니다. 그리고 그것들이 삶을 다소 변화시키는 동안 유일한 하나의 새로운 애플리케이션이 있습니다. 3D 모델링 및 인쇄(기도 또는 기관 스텐트 및 부목)로 인해 실용적이기 때문에 생명을 구할 수 있습니다.

현재 상황

현재의 기도(기관지 나무) 스텐트는 제자리에 고정시키는 일종의 메커니즘이 있는 Y자형 튜브로 구성된 비교적 조잡한 제품입니다. 그들은 의료 기기라기 보다는 자동차에서 튀어나온 것처럼 보입니다. 이러한 스텐트는 구조가 간단하고 대략적으로만 장착되기 때문에 기도 내에서 이동할 수 있어 효율성이 떨어집니다. 또는 더 심하게는 스텐트가 점액으로 막히거나 스텐트를 제자리에 고정하기 위한 메커니즘 주위에 새로운 조직이 형성될 수 있습니다.

이러한 스텐트의 모양과 크기는 사용자 정의할 수 있지만 환자를 측정한 다음 제조업체에 전달해야 합니다. 이 과정은 새 스텐트가 배송될 때까지 몇 주가 걸릴 수 있으며 여전히 완벽하지 않은 스텐트가 됩니다. 물론 환자가 기다릴 수 없는 경우도 있습니다.

한 차원 높은 3D 제조

현재 솔루션의 맞춤 문제를 해결하는 맞춤형 스텐트를 개발하기 위해 3D 모델링 및 인쇄의 잠재적인 응용을 본 Beth Israel Deaconess Medical Center의 George Chang 박사를 입력하십시오. 프로젝트 자금을 지원하기 위해 장 박사는 문제를 해결하기 위해 다양한 팀을 구성했습니다. 팀이 직면한 첫 번째 과제는 스텐트에 필요한 의료용 실리콘을 처리할 수 있는 3D 프린터가 없다는 것이었습니다. 해결책은 적절한 재료로 필요한 스텐트를 만드는 데 사용할 수 있는 몰드를 3D 인쇄하는 것이었습니다. 그 깨달음을 바탕으로 팀은 환자의 기관을 3D 스캔하고 필요한 금형을 생성하는 프로그램을 작성했습니다. 새 스텐트는 완벽하게 맞고 이전 상용 스텐트보다 훨씬 더 잘 작동할 뿐만 아니라 스텐트를 생성하는 데 걸리는 시간은 단 며칠이면 됩니다.

Chang 박사의 연구에서 흥미로운 파생물이 있습니다. 환자를 위해 만든 주형은 기관지경 검사를 배우는 폐 의사를 위한 매우 현실적인 훈련 장치를 나타냅니다. 이 금형은 현재 사용되는 교육 모델보다 훨씬 저렴할 뿐만 아니라 실제 기관지 나무의 모든 세부 사항을 캡처합니다.

11시까지 전화 걸기

장 박사의 선구적인 작업이 인상적인 만큼, 기본적으로 구형 스텐트를 대체합니다. 그러나 기관기관지연화증(또는 TBM)으로 고통받는 영아의 경우 현재 유일한 치료법은 복잡한 수술과 지속적인 환기 및 모니터링입니다. 수술을 해도 영아가 생존할 확률은 좋지 않습니다. 그러나 살아남은 개체는 3세가 되면 그 상태에서 자랍니다.

TBM은 약한 기관지 나무를 압박하는 내부 장기로 인해기도가 압축 된 상태입니다. 스텐트가 확실한 해결책이 될 수 있지만 두 가지 주요 과제가 있습니다.

• 영아의 기도 크기. 스텐트는 피팅 문제로 실용적이지 않습니다.
• 모든 치료법은 유아와 함께 성장해야 합니다.

University of Michigan, Ann Arbor의 Scott Hollister 박사, Glenn Green 박사 및 Robert Morrison, MD 팀은 환자와 함께 성장하는 3D 인쇄 부목(기관 주변)의 개념을 고안했습니다. 또한 팀은 생체 흡수성 부목을 만들고 싶었습니다. 즉, 2년 이내에 어린이의 몸에 흡수되어 나중에 부목을 제거하기 위한 수술이 필요하지 않습니다.

미시간 대학 보건 시스템 제공

솔루션은 유아의 기도에서 촬영한 CT 영상으로 구축된 3D 모델로 시작합니다. 이 모델에서 부목 자체와 함께 피팅에 사용되는 어린이 기관지 나무의 3D 인쇄 모델이 생성됩니다. 부목은 생분해성일 뿐만 아니라 값도 저렴한 폴리카프로락톤이라는 생체 고분자를 사용하여 인쇄됩니다. 그런 다음 부목을 아이의 기관 주위에 꿰매어 기관이 더 강해질 때까지 기관을 지지합니다.

결과는 놀랍습니다. 부목을 사용한 첫 번째 수술은 2012년 2월 질식밖에 없는 어린 아이를 대상으로 시행되었습니다. 부목을 설치하자마자 호흡이 정상으로 돌아왔습니다. 아기는 21일 후에 인공호흡기에서 제거되었고 호흡 곤란의 징후를 보이지 않고 집으로 돌아갈 수 있었습니다. TBM이 미국에서 태어난 영아 2,200명 중 1명에게 영향을 미친다는 점을 감안하면 구명된 생명의 수는 엄청날 것입니다.

앞으로도 이러한 유형의 3D 모델링 및 프린팅 기반 솔루션을 통해 생체 흡수성 스텐트와 부목을 만들어 다양한 조건을 해결하고 1,000명의 환자에게 새로운 희망을 줄 수 있기를 기대합니다.