پیاده سازی فناوری پرینت سه بعدی در بیمارستان

به زودی، فناوری پرینت سه بعدی در بیمارستان هایی که قادر به ساخت مدل‌­های سه بعدی بیمار خاص و ابزارهایی برای تشخیص، درمان، آموزش بیمار، برنامه ریزی جراحی و راهنمایی‌های داخل اتاق عمل هستند، پیاده سازی می‌شود.

بیمارستان کودکان Sant Joan de Déu در بارسلونا برای کمک به برنامه‌ریزی یک رویکرد پیچیده آنکولوژی (غده شناسی) کودکان در سال ۲۰۱۳ برای اولین بار به پرینت سه بعدی روی آورد. جراحان برای آماده سازی رویکرد خود به اطلاعات بیشتری نیاز داشتند.

از زمان اولین مورد برنامه‌ریزی، تیم‌های داخل بیمارستان از 6 رشته تخصصی جراحی برای چاپ سه بعدی استفاده کرده‌اند که منجر به برقراری واحد چاپ سه بعدی برای هماهنگی بهتر این نیازها می‌شود.

متخصص تولید افزایشی (افزودنی) که پیشتاز راهی برای استفاده از این فناوری در بیمارستان است، تیمی چند ­تخصصی از افراد هستند که توسط آرناو والس استو (Arnau Valls Esteve)، مهندس تحقیق و توسعه با سابقه مراقبت‌های بهداشتی هماهنگ شده‌اند. در اینجا او نگاهی به بیمارستان می‌اندازد تا ببیند که چگونه استفاده از چاپگر سه بعدی رومیزی منجر به روش‌های جدیدی برای نزدیک شدن به درمان و کمک به نتایج بهتر بیمار می­‌شود.

1. تقاضای بالا برای چاپ سه بعدی در داخل بیمارستان

متخصصان پزشکی در بیمارستان Sant Joan de Déu  بارسلونا از چاپ سه بعدی برای کمک به برنامه ریزی برای یک جراحی پیچیده کودکان استفاده می‌کنند. (منبع: بیمارستان Sant Joan de Déu بارسلونا)

مطالعه موردی در یک نگاه

• نوع چاپ: مدل‌ها، ابزارها و راهنماهای پزشکی؛ قطعات نمونه اولیه
• قابلیت‌ها: آماده مصرف (موجود) در مقابل FFF
• صنعت: مراقبت‌های بهداشتی
• حجم پرینت سه بعدی: ۳-۲ چاپ در هفته/ بیش از ۷۰ تا در سال
• مواد چاپی: PLA ، ABS، ترموپلاستیک های پزشکی
• چاپگر انتخاب شده: BCN3D Sigma R19
• سرمایه گذاری چاپگر: ۳۳۰۰ دلار
• صرفه جویی در وقت: ۳۰٪ کاهش در زمان جراحی
• زمان ROI: مورد انتظار: ۱ سال

والس می‌گوید: “اولین موارد ما با پرینت سه بعدی در تحقیقات و برنامه‌های آزمایشی، عمدتا برای برنامه‌ریزی جراحی، برای آنکولوژی کودکان و جراحی ترمیمی بود. از سال ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۵، هر ساله تقاضا از سوی جراحان بیشتری افزایش یافت، بنابراین تصمیم گرفتیم دپارتمان شخصی خود را با پرسنل برپا کنیم تا بهترین مدل خود را برای پیاده سازی این فناوری در بیمارستان ایجاد کنیم.”

این بیمارستان تا پایان سال ۲۰۱۵ برای تأمین نیازهای چاپ سه بعدی خود تنها با واسطه‌های خارجی کار می­‌کرد (و هنوز هم با تأمین کنندگان خارجی کار می‌کند) اما این افزایش قابل توجه در استفاده، الهام­بخش ایجاد واحد چاپ سه بعدی بود. پیاده سازی قابلیت های جدید داخلی به تحقیقات قابل توجهی نیاز داشت. مانند:

• کدام چاپگرهای سه بعدی بهتر کار می کنند و چه چیزی ایجاد می کنند؟
• هزینه چاپگر سه بعدی و متریال آن چقدر است؟
• تأثیر بالینی چه خواهد بود و چگونه نیازها و مقررات سلامت برآورده می شود؟
• تنها پس از پاسخ دادن به این سؤالات بزرگ، واحد چاپ سه بعدی توانست موفق شود.

والس می گوید: “بسیاری از نیازها چیزهایی بودند که می‌توان آن‌ها را در داخل بیمارستان انجام داد، مانند شبیه ­سازی و آموزش که با انجام آن در داخل می‌توانیم هزینه‌ها را کاهش دهیم.”

به این خاطر بود که بیمارستان کودکان SJD بارسلونا برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ یک چاپگر سه بعدی رومیزی از BCN3D مستقر در بارسلونا تهیه کرد. والس توضیح می‌دهد که این بیمارستان رابطه بسیار خوبی با تولید­کننده محلی چاپگر سه بعدی و همچنین دانشگاه CIM-UPC – مرکز فناوری UPC (دانشگاه پلی تکنیک کاتالونیا) – ایجاد کرده است که در ابتدا یک بخش بود، زیرا مراکز فناوری منطقه به خوبی در ارتباط هستند.

دپارتمان نوآوری و تحقیقات مسئول چاپ سه بعدی در بیمارستان Sant Joan de Déu بارسلونا به عنوان شرکت کننده در کنفرانس Healthio  ۲۰۱۸ در بارسلونا.

والس می‌گوید: ”BCN3D Sigma بهترین چاپگر سه بعدی با قیمت مناسب است که به خوبی کار می‌کند و ما می‌دانستیم که با این شرکت ارتباط داریم، بنابراین تصمیم گرفتیم که به دنبال این چاپگر برویم. سایر گزینه­‌های موجود در بازار اکستروژن دوگانه ندارند که به نظر ما بسیار مفید است. ما از متریال مختلفی مانند ABS یا PLA با دیگر متریال استفاده می‌کنیم و متوجه شدیم که حذف آسان متریال پشتیبان، از مشخصه‌های بسیار مفید است. همچنین برای ما وجود بخش پشتیبانی کننده در شهر خودمان اهمیت داشت، چیزی که اکثر تامین­ کنندگان از آن برخوردار نیستند.”

2. فناوری های گسترده پرینت سه بعدی برای برآورده کردن نیازهای منحصر به فرد

چاپگرهای BCN3D Sigma R19 برای پرینت سه بعدی دقیق تر و چند متریالی به سیستم اکستروژن دوگانه مستقل (IDEX) مجهز هستند. (منبع: BCN3D)

با شروع استفاده از سیستم سیگما اولیه در سال ۲۰۱۵، بیمارستان با در دسترس قرار دادن Sigma R19 ارتقاء یافت. آن‌ها در فکر سرمایه گذاری در واحد دوم هستند. به گفته والس، این حقیقت که BCN3D یک شرکت محلی با تیمی جوان و طرز فکر سریعا رو به رشد است، نشان می‌دهد که آنها “انگیزه زیادی دارند تا همه چیز خوب پیش برود و بهترین باشد.”

Sigma R19 یکی از چندین چاپگر سه بعدی صنعتی، از جمله فناوری های FDM ،PolyJet و SLA است که برای تأمین نیازهای کلی واحد چاپ سه بعدی استفاده می‌شود. گرچه سادگی سیستم BCN3D به استفاده قابل توجهی در ایجاد مدل‌های کالبدشناسی بیمار خاص، ابزارهای شخصی برای جراحی مانند راهنماهای برش و راهنماهای موقعیت‌یابی و قطعات اولیه دستگاه‌های پزشکی کمک می‌کند.

از بسیاری جهات، واحد پرینت سه بعدی به یک فناوری جایگزین برای روند کاری قدیمی تبدیل نمی‌شود و روش­‌های کاملا جدید در حال توسعه عملکرد هستند.

والس توضیح می‌دهد: “این روشی جدید برای انجام برنامه‌ریزی‌های جراحی است؛ سابقا تنها از یک تصویر و دانش جراح، رادیولوژیست و پزشک استفاده می‌شد. اکنون پرینت سه بعدی و تصویربرداری سه بعدی بخش حدیدی از آن است: هیچ گزینه دیگری وجود ندارد. ما از پرینت 3 بعدی در بیش از ۷۰ عمل جراحی برنامه­ ریزی شده در سال استفاده می‌کنیم.”

داده های بیمارستان از سال ۲۰۱۸ نشان می‌دهد که واحد پزینت سه بعدی در موارد زیر مشارکت داشته است:

• بیش از ۷۰ عمل جراحی
• ۴ پروژه اروپایی
• ۱ دستگاه پزشکی
• ۱ دوره دانشگاهی
• ۴ پروژه تحقیق و توسعه
• ۸ نشریه

تنها در مدت یک سال استفاده، هزینه چاپگر BCN3D به دست آمد؛ این مطمئناً چشم انداز دستیابی به سیستم دوم را برای مدیریت بیمارستان جذاب‌تر کرد. والس توضیح می‌دهد که “ما حتی پیش از یک سال توانستیم بازگشت سرمایه داشته باشیم. این به تعداد موارد متقاضی در یک سال بستگی دارد.” در سال ۲۰۱۸، بیمارستان کودکان SJD بارسلونا گزارش داد که سالانه ۳۵۰۰۰۰ بیمار مشاهده می‌شوند و این امکان، استفاده بالقوه بیشتر از ۷۰ عمل جراحی را در به کارگیری قابلیت های بخش پرینت سه بعدی به طور سالانه فراهم می کند.

3. مدل های سه بعدی زمان جراحی را کاهش می‌دهند

مدل های پزشکی مورد استفاده در بیمارستان Sant Joan de Déu  بارسلونا. (منبع: بیمارستان Sant Joan de Déu بارسلونا)

گرچه والس از افشای هزینه های مالی صرفه جویی شده داخلی برای بیمارستان در زمینه چاپ سه بعدی خودداری كرد، اما در مورد اهمیت زمان صرفه جویی شده ای تاکید داشت كه جراحان گزارش می‌دهند:  “می‌توانیم حدود ۳۰ درصد کاهش در زمان جراحی داشته باشیم که لزوما به معنای کاهش بسیار قابل توجه هزینه ها برای اتاق عمل است. هنوز هزینه‌های مربوط به پرینت سه بعدی و استفاده از متریال وجود دارد، اما روی هم رفته با همان هزینه می‌توانید زمان کمتری را برای جراحی و زمان بیشتری را برای برنامه ریزی صرف کنید. این برای بیماران بهتر است، زیرا زمان کمتری را تحت بیهوشی سپری می‌کنند و می‌توانند سریعتر بهبود یابند و در طولانی مدت با عواقب کمتری روبرو می شوند.”

او تصریح کرد: زمان بندی برنامه ریزی طولانی‌تر است – اما زمان اضافی صرف شده پیش از عمل به معنای زمانی كمتر برای بیمار است که تحت داروهای آرام بخش باشد. تیم جراحی که روی یک بیمار عمل انجام می دهند، می توانند درک کاملی از آناتومی دقیقی داشته باشند که با آن روبرو می‌شوند و حتی می‌توانند پیش از عمل برای اطمینان از عملی بی‌نقص، تمرین کرده باشند.

والس می گوید: “زمان و هزینه برای ما منطقی است؛ این حائز اهمیت است. به دلیل حجم کاری، داشتن یک چاپگر سه بعدی در آزمایشگاهی در داخل بیمارستان که در طول سال استفاده می شود، به بیماران ما کمک می­کند. همچنین این دریچه ای را برای شرکت در پروژه های تحقیق و توسعه باز می‌کند که برای بیمارستان جالب توجه است. ما واقعاً می‌توانیم به پزشکی اروپا کمک کنیم تا پیشرفت کند، زیرا همه ما در تولید افزایشی پزشکی فعالیت می‌کنیم.”

والس برای سایر بیمارستان هایی که افزودن چاپ سه بعدی را به آزمایشگاه های خود در نظر دارند، مطمئن است که هنگامی که پرسنل پزشکی مزایا را ببینند و درک کنند، “تعداد آنها به سرعت رشد می کند.” نه تنها فناوری پرینت سه ­بعدی خود به سرعت در حال رشد است، بلکه درک پزشکان و جراحان از کاربردهای عملی آن در عمل نیز به همین صورت است. او توصیه می‌کند: “از نظر سرمایه گذاری، شما باید تکامل فناوری و همچنین مقررات و تقاضا را در نظر بگیرید.”

اگرچه برای بیمارستان کودکان SJD بارسلونا، این تقاضا صرفا در حال افزایش است، زیرا آن‌ها همچنان مزایای مراقبت از بیمار را می‌بینند. با شبیه سازی بهتر و آموزش کاهش پیچیدگی ها و همچنین کارآیی در کاهش زمان درمان و بهبود نتایج و کیفیت آموزش، آوردن پرینت سه بعدی در بیمارستان ، به عنوان یک پیشرو در مراقبت های بهداشتی اسپانیا کمک کرده است.

این بیمارستان در حال برنامه ریزی برای پرداختن عمیق به تعهد خود در زمینه چاپ سه بعدی در آینده، با هدایت واقعیت افزوده (AR)، ردیابی بیمار و دستگاه و زیست چاپ (چاپ زیستی) اندام‌ها به صورت افقی است. والس برای مراحل برنامه‌ریزی اولیه می‌گوید: “چاپ سه بعدی ممکن است انقلابی در نحوه انجام جراحی ها ایجاد کند و در طولانی مدت با زیست چاپ، امیدواریم که روزی این مورد را نیز ببینیم.”