Boven – Header
Boven – Header
Boven – Header

3D-printen in medische toepassingen ontwikkelt zich tot nieuwe bedrijfstak

De snelheid en omvang waarmee 3D-printtoepassingen worden ontwikkeld, wordt wel getypeerd als een (binnen enkele jaren) tot stand te komen nieuwe bedrijfstak.

Deze ‘digitalisering van de maakindustrie’ vindt ook zijn weg in de medische wereld, met de ambitie ‘menselijke reserveonderdelen’ te gaan vervaardigen.

Naast robotica, waarover wij in enkele recente edities van FMT berichtten, is 3D-printen ook een van de pijlers onder de economie 4.0. Dat deze tak van de nieuwe smart industry een grote vlucht gaat nemen, bleek tijdens het 3-daags congres RapidPro. Tussen een enorme hoeveelheid industriële toepassingen waren daar ook verschillende medische toepassingen te vinden. Naar aanleiding van haar presentatie over medische 3D-printtoepassingen, sprak de FMT-redactie met Maureen Eijnatten, MSc., onderzoeker van het 3D Innovation Lab.

3D Innovation Lab
Het 3D Innovation Lab is een samenwerkingsverband van de afdelingen Kaakchirurgie en Medische Technologie van het VU medisch centrum Amsterdam. Zij omschrijven hun doelstellingen als: “Het ontdekken en ontwikkelen van nieuwe medische behandelmethodes met behulp van computional design, robotica, navigatie en chirurgie, in combinatie met nieuwe 3D printbare materialen en stamcellen. Om dit te bereiken combineert het 3D Innovation Lab de ervaring van artsen, wetenschappers, engineers en ontwerpers met de technologische industrie.” Tijdens het bezoek aan het lab wordt meermaals benadrukt dat met name deze interdisciplinaire aanpak voor de benodigde synergie zorgt en daarmee de basis is voor de behaalde resultaten. Met de 3D techniek kunnen reconstructies worden gemaakt van de schedel, als deze door ongelukken of (oorlogs)geweld is beschadigd, dan wel dat er sprake is van aangeboren afwijkingen. Daarnaast wordt de techniek gebruikt voor het printen van modellen waarbij de chirurg voorafgaand aan de operatie zich een getrouw beeld kan vormen van het te opereren gebied. Hierdoor neemt de nauwkeurigheid toe en kan ook de operatieduur aanmerkelijk worden bekort. Wanneer van een preparaat van de hersenen een 3D scan is gemaakt kan deze meermaals worden gedupliceerd en bijvoorbeeld worden gebruikt als oefenmateriaal voor anatomie. Een volgende stap waaraan de onderzoekers thans werken is het printen van levend weefsel met behulp van stamcellen. Verwacht wordt dat levende cellen zullen uitgroeien tot volwaardig bot. Afbeelding 1 toont de 3D-printer waarmee met deze techniek wordt geëxperimenteerd.

Drie stappen van patiënt naar medisch 3D modDe drie te doorlopen stappen om te komen tot het uiteindelijke 3D-model worden weergegeven in afbeelding 2 en kunnen als volgt worden omschreven.

De eerste stap is altijd het genereren van 3D imaging data. Hiervoor zijn verschillende hoge-resolutie imaging technieken beschikbaar, zoals Computed Tomography (CT), Magnetic Resonance Imaging (MRI), ultrasound imaging, of denk zelfs aan een optische of laser scanner. Voor het in beeld brengen van botweefsel wordt meestal gekozen voor CT, waarbij een röntgenbuis en een detector om de patiënt heen draaien en zo beeldinformatie genereren in de vorm van een serie van 2D image slices. Deze slices worden opgeslagen in het DICOM bestandsformaat: de wereldwijde standaard voor het opslaan van medische beelden. De tweede stap is image processing: het converteren van een DICOM bestand naar een digitaal 3D model. Het mooie is dat er met zo’n digitaal 3D model van de patiënt ook een zaagmal of patiënt-specifiek implantaat ontworpen kan worden. Het digitale 3D model wordt meestal opgeslagen in het STL bestandsformaat, omdat dit bestandsformaat ondersteunt wordt door de meeste 3D printers. De derde en laatste stap is dan ook om het STL bestand te importeren in de software van de 3D printer, die vervolgens het 3D model laagje-voor-laagje opbouwt. Er is inmiddels een grote verscheidenheid aan 3D printers beschikbaar voor medische doeleinden. Voor het creëren van medische 3D zichtmodellen gebruikt het 3D InnovationLab een inkjet poederprinter. Als er echter een zaagmal of implantaat geprint moet worden dat zich gedurende een bepaalde tijd in het lichaam van de patiënt zal bevinden, is er een biocompatibel materiaal nodig. Gelukkig komen er steeds meer biocompatibele materialen beschikbaar voor 3D printen, denk hierbij aan titanium of bepaalde polymeren.

Dit artikel was eerder te lezen in FMT Gezondheidszorg magazine.

 

 

Door: Leo van Namen

FMT Gezondheidszorg Nieuwsbrief

U wilt op de hoogte blijven van de technologie, wetenschap en innovatieve huisvesting in de zorg. Abonneer u daarom nu gratis op de elektronische nieuwsbrief van FMT Gezondheidszorg.
Name
Email
Secure and Spam free...