Medikal 3D Printing

813
Medikal 3D Printing nedir

Üç boyutlu baskı teknolojilerinin gelişmesi tıp alanında da bazı yeniliklerin önünü açmıştır. Tıpta çoğunlukla cerrahi implant alanında kullanılan üç boyutlu yazdırma teknolojisi son yıllarda biyoprinting teknolojisiyle beraber organ üretimine kadar geniş bir çalışma alanına dönüşmüştür.

Tıpta 3D yazıcıların öneminin anlaşılmasında ve popülerlik kazanmasında etkili olan en önemli olaylardan biri 2011 yılında Amerika’da doğan bir bebektir. Kaiba Gionfriddo isimli bebek Ekim 2011 de Amerika’da erken doğum sonucu dünyaya geldi. Her şeyi normal görünen bebek aileye verildi. Kaiba 6 haftalıkken bir anda nefes alma problemi yaşamaya başladı. Hastaneye kaldırılan Kaiba’nın soluk borusunda zayıflık ve çökme tespit edildi. Bir takım tıbbi yöntemlerle soluk borusu açılan bebek tekrar eve gönderildi. Fakat bu kalıcı bir çözüm olmamıştı. Aile aynı şeyleri üst üste tekrar tekrar yaşadı.

Tıpta 3D

Artık yaşamasından ümit kesildiği sırada Michigan Üniversitesinden Dr. Glenn Green adında bir profesör hassas yapay bir splint (pim) sayesinde soluk borusunun açık tutulabileceğini söyledi. Mühendislerle doktorların ortak çalışması sonucu 3D yazıcıda üretilen, bebeğe özel implant başarılı bir operasyonla bebeğin nefes borusuna yerleştirildi. Kaiba şuan sorunsuz bir şekilde hayatına devam ediyor.

3d yazıcı ile implant

3D yazıcı teknolojisinin bizler için artık ‘hayati’ önem taşıdığının göstergesi olan başka bir olay bu yıl Türkiye’de gerçekleşti. Azerbaycan ordusundan Yaşar Ağayev, Nisan 2016’da silahla başından yaralandı.

3d yazıcı ile kafatası
Kafatasının yarısını kaybeden, konuşamayan ve sol tarafını oynatamayan Ağayev ülkesinde geçirdiği ameliyatlar sonunda Gülhane Eğitim ve Araştırma Hastanesi’ne gönderildi. Doktorlar, aynı yerleşkede bulunan Medikal Tasarım ve Üretim Merkezindeki (METÜM) mühendislerle beraber yaptıkları çalışma sonucu ürettikleri implantı ‘kronoplasti’ operasyonuyla hastaya yerleştirdiler. 3D yazıcıda üretilen bu implant sayesinde hastanın kafatası defekti çok büyük ölçüde giderilmiş oldu.

3d yazıcı

Konunun deyim yerindeyse magazin boyutu bu şekilde. Gelelim mühendislik boyutuna;
3 boyutlu yazdırma teknolojisinin aslında tıbba kattığı en önemli özelliği kişiye özel üretim yapılabilmesidir. Üretimi kişiselleştirmek demek uyumluluğu artması demektir. Peki bu yöntem kişiye özel olmayı nasıl başarır?

Sanırım medikal 3D printing teknolojisinin özellikle implantoloji alanında uygulama adımlarından kısaca bahsedersek bu sorunun cevabına ulaşmış oluruz;

Öncelikle hastanın tıbbi görüntüleme yöntemleriyle kendi dataları alınır. (MRI, Tomografi) Daha sonra alınan bu veriler kullanılan programlarla üç boyutlu hale dönüştürülür. Buradan sonra işin tasarım boyutu başlar. Tasarlanmak istenen parçalar doğrudan hastadan alınan örnekler üzerinden oluşturulur.

medikal 3D printing

Bu süreçleri izleyen mühendisler aynı zamanda cerrahlarında yönlendirmesiyle çalışmak zorundadırlar. Çünkü tasarım-mühendislik yönünün yanında tıbbi parametreler (uyumluluk, ameliyat kolaylığı, vs.) hasta hayatı için daha önemlidir. Buradan da anlaşılacağı üzere multidisipliner bir çalışma alanıdır. Daha sonra gerek duyulduğu halde tasarlanan parçanın bir plastik prototipi üretilir. Cerrahın implantı tanıması ve ameliyattan önce üzerinde düşünmesi açısından bu ilk prototip önemlidir. Son olarak doktorunda talimatlarıyla implantın hangi malzemeden üretileceğine karar verilir ve imalat yapılır.

implant kafatası

Metal olarak en iyi implant malzemesi biyouyumlu titanyumdur. Sıcaklık direnci ve güç dayanımı yüksektir. Titanyum genelde vücudun güç gerektiren bölgelerinde kullanılır. Bunun yanında diğer biyouyumlu kompozit malzemelerde kullanılır. Genelde malzeme seçiminde cerrahların tercihi dikkate alınır. Örneğin implant yerleştirilen yerde madde alışverişi olacak mı? Ya da çevresideki dokuların ısıl tepkileri nasıl? Bu gibi parametrelere doktor karar verecektir.

3d yazıcı ile kalça kemiği

Kişiye özel implant üretiminde sadece 3D yazıcılar değil diğer katmanlı imalat ve ya talaşlı imalat yöntemleri de kullanılmaktadır. 3D yazıcıların implantoloji dışında başka tıbbi kullanımlarıda vardır. Bir çoğu Ar-Ge aşamasında olan bu çalışmalara bir göz atalım.

Organovo

Geçtiğimiz yıllarda Organovo bazı ilaçların testinin yapılması için 3D teknolojisiyle karaciğer dokuları üretti. Şimdilik sadece test için kullanılan bu dokular önümüzdeki yıllarda gelişen teknolojiyle beraber karaciğer, böbrek, kalp gibi organların üretimine zemin hazırlıyor. Her yıl dünyadan yüz binlerce kişinin organ bağışı beklediğini düşünürsek bu teknolojinin dünyayı nasıl değiştireceğini hayal etmek hiçte zor değil.

Lee CroninGlasgow Üniversitesinden Lee Cronin 2015 yılında yaptığı bir TED konuşmasında kimyasal bileşikleri moleküler düzeyde birleştiren bir 3D yazıcıdan bahsetti. Aynı zamanda bu makinenin bir arama motoru olacak. Örneğin bir böcek türü evimizi istila etti. Arama motorunun veri tabanında böceğin verileri varsa ismiyle arattığımızda hangi kimyasalları ne oranda basarsak böceği yok ederiz, bu verileri bize verecek ve biz bu formüllerle beraber eczaneye gidip gerekli kimyasalları alıp kendi ilacımızı kendimiz üreteceğiz.
Cronin’in fikri gayet çılgınca bir fikir. Ve bence Cronin bu fikrin tıpta olduğu kadar uyuşturucu piyasasında da bazı yenilikler getirebileceğini düşünmemiş.

3d yazıcı ile deri baskı

Yine geçtiğimiz yıllarda Amerika’da hastanın açık yarasına cilt basabilen bir yazıcı geliştirildi. Araştırmacılar domuz üzerinde yaptıkları deneyde 10 cm’lik cilt bastılar ve cilt yaşamayı başardı. Yara tarama özelliği sayesinde uygun yerlere cilt katmanlarını işleyebilen cihaz Amerikan ordusu tarafından yaralı askerlerin yerinde tedavisi için kullanılmaya hazırlanılıyor.

ilabİLab gibi bazı kar amacı gütmeyen kuruluşlar yoksulluk ve savaşın olduğu ülkelere 3D yazıcılar götürüyor. Savaşlarda uzuvlarını kaybeden insanlar için protez uzuvlar basıyorlar. Aynı zamanda bölge halkını üç boyutlu modelleme ve 3D yazıcılar üzerine eğitip kendi ihtiyaçlarını basmalarını sağlıyorlar. Bununla birlikte o ülkelerde acil ve ilk yardım için tıbbi aletleri üretiyorlar.

Bunlar şu anki uygulamalardan bazıları. Bunun dışında biyoprinting teknolojisiyle kulak, damar, kalp kapakçığı gibi bir çok tıbbi materyal üretildi ve çalışmalar devam ediyor.