30 лет материализации:революция в медицинской инженерии для улучшения и предсказуемости результатов лечения пациентов

С помощью программного обеспечения и услуг для анализа населения на основе медицинских изображений инженеры-анатомы теперь могут быстро тестировать новые устройства на сотнях виртуальных пациентов, а также создавать репрезентативные модели физических тестов. Это на дрожжах по сравнению с традиционными методами. Это альтернатива тестированию на трупах, при котором можно проверить только одно устройство на анатомическом строении одного человека. Теперь тестирование может помочь ускорить внедрение инноваций, повысить производительность устройств и доказать их преимущества.

Это нововведение, известное как виртуальные пациенты, сокращает время, необходимое для вывода продукта на рынок, за счет уменьшения количества итераций дизайна. И тем не менее, это лишь один из имеющихся инструментов для ускорения процесса исследований и проектирования. Увеличивая понимание анатомии, медицина становится на путь более безопасных и предсказуемых результатов.

Основатель и генеральный директор Materialise Фрид Ванкраен, владеющий одним из первых анатомические модели, когда-либо напечатанные с использованием Materialize   Mimics.

Поскольку в этом году Materialise отмечает свое 30-летие, мы оглядываемся на наиболее значимые инновации в истории компании, публикуя серию сообщений в блогах. Для начала мы рассматриваем некоторые из наших медицинских инноваций как пример нашей приверженности к лучшему и здоровому миру.

Естественный поворот в сторону медицины

В 1990 году Materialise начинала свою деятельность как сервисное бюро, предоставляющее компаниям детали, напечатанные на 3D-принтере. Первоначальная идея заключалась в том, что с помощью 3D-печати можно было бы быстрее выполнять итерации дизайна на этапе прототипирования. Но вскоре миссия Materialise расширилась и распространилась на медицину:генеральный директор и основатель Materialise Фрид Ванкраен понял, что 3D-файлы, которые они использовали для печати различных объектов, имеют уникальное сходство с медицинскими сканерами.

Чтобы создать 3D-печать, программное обеспечение разбивает файл дизайна на тонкие срезы, чтобы указать 3D-принтеру, что делать на каждом слое. Когда Фрид посмотрел на то, как файлы для 3D-печати представляют собой стопки очень тонких срезов, он понял, что эти файлы очень похожи на компьютерную томографию, которая представляет собой изображения пациентов, которые также разделены на очень тонкие срезы.

Этот момент с лампочкой привел к появлению первой версии Materialize Mimics всего через два года после основания компании. С помощью этого программного обеспечения, которое соединяет медицинские данные с 3D-принтерами, Materialise может создавать анатомические модели на основе уникальной анатомии пациента. Фрид хотел, чтобы врачи имели физический отпечаток анатомии своих пациентов, чтобы они лучше понимали сложные случаи. Кроме того, благодаря 3D-печати создание одноразовых персонализированных устройств, таких как имплантаты и направляющие для операций, стало достижимой целью. Первые случаи, в которых использовались анатомические модели, предназначались для пациентов с опухолями головного мозга и помогли клиницистам увидеть, где можно делать важные и точные разрезы, не оказывая отрицательного воздействия на окружающие драгоценные части мозга.

Пример цветной стереолитографии для трехмерной анатомической модели челюсть с 1996 года.

После создания анатомических моделей, Materialise продолжила выпуск направляющих, напечатанных на 3D-принтере, которые можно было использовать во время операции, что позволило хирургам точно вырезать и сверлить имплантаты. Первоначальный акцент на стоматологии позволил клиницистам иметь возможность виртуально трехмерно планировать процедуру и печатать индивидуальное руководство, чтобы точно передать это планирование его пациенту.

Персонализированные хирургические направляющие для колен для точных разрезов для конкретных анатомия пациента и другие необходимые хирургические инструменты.

Совместное творчество и партнерство как движущая сила инноваций

Рождение Materialise Mimics открыло путь к неизведанным возможностям. Примеры инновационных решений включают анатомические модели , хирургические стоматологические шаблоны, черепно-челюстно-лицевые шаблоны и персонализированные имплантаты все это способствовало большему доверию врачей и лучшим результатам для пациентов. С самого начала Фрид считал, что совместное творчество - умы из разных компаний и областей, работающие вместе с нашим программным обеспечением, технологиями, опытом и знаниями - является ключом к инновациям. Кроме того, Mimics был предоставлен другим компаниям, чтобы они могли продолжать свои собственные исследования и разработки. При таком целостном взгляде на бизнес-экосистему, который сохраняется и по сей день, совместное творчество и партнерство остаются столпами нашего фонда.

Этот фонд помог многим нашим партнерам перейти от исследований и разработок (НИОКР) до крупномасштабных клинических операций. Некоторые компании используют наше программное обеспечение для разработки продуктов для печати и производства на месте, в то время как другим компаниям требуется готовое решение, охватывающее весь жизненный цикл продукта, например, наши персонализированные черепно-челюстно-лицевые (CMF) имплантаты, предлагаемые через DePuy Synthes TRUMATCH® CMF Решения .

В Materialise мы стремимся сделать медицинскую 3D-печать доступной для каждого исследователя, инженера и клинициста с помощью открытой платформы программного обеспечения и услуг, которые помогают настраивать лечение пациентов.
- Фрид Ванкреан, генеральный директор и основатель

Хирург CMF объясняет цифровой план операции пациенту с с помощью 3D-печатной анатомической модели.

Современная эволюция

Сегодня существует множество инновационных путей, вытекающих из достижений медицинской инженерии, в том числе 3D-планирование, виртуальные пациенты , 3D-печать на месте , ИИ для улучшения предоперационного планирования и не только.

В частности, виртуальные пациенты прошли долгий путь от простой идеи до того, чтобы стать стандартной практикой в ​​процессе разработки ортопедических имплантатов. По своей сути виртуальные пациенты - это компьютерные модели пациентов, которые помогают прогнозировать реакцию пациентов на лечение.

В примере Exprt® Revision Hip , DJO Surgical смогла быстро улучшить посадку имплантата с костями разных размеров. И все это при экономии времени и денег за счет более быстрого итеративного процесса с надежностью процесса проверки и валидации. Наличие этого инструмента также помогло хирургам и инженерам более легко общаться с помощью данных, которые они оба могли понять. Благодаря такому количеству преимуществ этот прогресс в медицинской инженерии легко стал стандартом для DJO Surgical.

Опыт компании Materialise в исследованиях и разработках, а также в дизайне и проектировании объединился в связи с сегодняшней глобальной пандемией, когда мы разработали и изготовили напечатанный на 3D-принтере соединитель NIP . который объединяет стандартное медицинское оборудование - маску, воздушный фильтр и клапан PEEP. Поскольку пациенты сталкиваются с серьезными респираторными проблемами, больница UZ Leuven проводит клинические испытания решения, которое устраняет разрыв между простой кислородной маской и интубацией. Наши инженеры-медики работали вместе с врачами над созданием этого неинвазивного решения, используя наши ноу-хау в области проектирования медицинских устройств, процессов регулирования и сертифицированного медицинского производства. Руководствуясь нашими тридцатилетними разработками в области 3D-печати, мы быстро смогли противостоять пандемии с помощью эффективных решений, которые можно было масштабировать.

Компания Materialise разработала маску NIP как неинвазивную альтернативу к вентиляторам во время пандемии COVID-19.

Впереди новые общие горизонты

Мы видим продолжение нашей миссии по повышению устойчивости персонализированного ухода за счет автоматизации процессов и лучшей интеграции в экосистему цифрового здравоохранения. По мере того, как Materialise делает успехи в технологиях, мы надеемся на продолжение тесного сотрудничества с другими, чтобы открыть новые горизонты в области медицины, обеспечивая предсказуемость и улучшая уход за пациентами, одновременно снижая риски. После 30 лет разработки значимых приложений в области медицины мы с гордостью оглядываемся назад и видим, как наши технологии помогли повлиять на многие жизни.