Tıpta 3 Boyutlu Yazıcılar Uluslararası Sempozyumu 16-17 Kasım 2018’de Ankara Üniversitesi’nde düzenleniyor. Kongreyle ilgili detaylara etkinliğin anasayfasından ulaşabilirsiniz.
Üç boyutlu yazıcıların tıpta kullanımı giderek gelişen bir alan. Özellikle cerrahi branşlarda gelişen bu yeni teknolojinin gelecekte sinirbilim alanına da etki etmesi bekleniyor. Özellikle kaybedilen uzuvların yerine gelecek protezlerin 3 boyutlu yazıcılarla üretilip elektronik bilimindeki gelişmelerle etkin uzuvlar implante edilebilmesinin sağlanması, gelecek adına büyük umut veriyor.
Kongrenin tanıtımına ek olarak Ankara Üniversitesi’nden Dr. Hasan Büyükdoğan’ın tıpta 3 boyutlu yazıcıların kullanımına dair ayrıntılı bir yazısını sunuyoruz. Keyifli okumalar…
***
3 Boyutlu Yazıcılar Plastik, Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahiyi Değiştiriyor
1980’lerde üç boyutlu baskının ortaya çıkmasından bu yana, dijital dosyalardan fiziksel nesneler üretmek ve önceden belirlenmiş bir deseni izleyerek her seferinde bir katman ekleyip üç boyutlu nesneler oluşturmak mümkün hale gelmiştir.
Ucuz ve kullanımı kolay üç boyutlu yazıcıların ve özellikle de biyoyazıcı teknolojisinin geliştirilmesi sonucu bu hızlı prototiplendirme tekniğinin kullanımı iş, moda, makine mühendisliği alanlarında olduğu gibi tıp alanında son 10 yılda büyük ivme kazandı. 3 boyutlu baskı tekniğine dayalı medikal modeller veya biyomodeller, 3 boyutlu medikal görüntüleme ile elde edilen insan anatomik bölgesini 1:1 ölçekte temsil etmektedir.
Medikal modellerin üretimi için prosedür birden çok adımdan oluşur:
(1) Modellenecek olan anatomik yapının yüksek kaliteli volumetrik 3 boyutlu görüntü verilerinin elde edilmesi. (2) Çevreleyen dokulardan hedef bölgeyi çıkartmak için 3 boyutlu görüntü işleme. (3) Anatomik yüzeylerin matematiksel yüzey modellemesi. (4) Hızlı prototiplendirme için verilerin biçimlendirilmesi. (5) Model oluşturma. (6) Modelin kalite güvencesi ve boyutsal doğruluğu.
Cerrahi Planlama
Plastik ve rekonstrüktif cerrahide 3 boyutlu baskı ve ameliyat öncesi bilgisayar yardımlı planlama, uzun süredir yeni uygulama alanları kazanmakta. Plastik cerrahi pratiğinde 3 boyutlu yazıcıların en sık kullanıldığı alan hastaya özgü önceden eğilmiş mandibular fiksasyon plakları ile mandibular, orbital ve kranial implantlar hazırlanmasıdır. Hastada mevcut olan veya oluşturulması planlanan defekt, hastanın radyolojik görüntülerinden alınan veriler ile operasyondan önce belirlenebilmekte ve bu defekte en uygun implant yine operasyondan önce hazırlanabilmektedir. Mandibulektomi ve eş zamanlı rekonstrüksiyon vakalarında rekonstrüksiyon plağını veya herhangi bir metal implantı fazla eğmek metal yorgunluğuna ve implantın etkin kullanım süresinin kısalmasına sebep olabilir. Bunu engellemek için hastanın anatomisine en uygun uzunlukta ve şekilde plaklar ve implantlar hazırlanmaktadır. Serbest flep vakalarında özelikle kemik rekonstrükisyonu da planlanıyorsa kemiği alıcı sahaya en uygun uzunluk ve açıda kesmek için kılavuzlar ameliyattan önce tasarlanmaktadır.
Bilgisayar destekli tasarım ve baskı tekniklerinin kombinasyonu sayesinde cerrahi planlama, plak vida şekillendirme ve özelleştirilmiş hastaya özel implantlar için cerrahi modeller sağlanmıştır. Bu planlamaların sonunda, intraoperatif süre kısaltılmakta, kan kaybı ve metal yorgunluğu azaltılmakta ve kullanım kolaylığı elde edilmektedir.
Hastaya özgü tasarlanmış protezler ve implantlar
Hastanın radyolojik görüntüleri ve yüzey tarama teknolojilerinden gelen veriler kombine edilerek hem anatomik olarak daha doğru hem de estetik olarak hastaya daha uyumlu nazal, avrikular ve orbital protezler elde edilmektedir. Hastaya özgü basılmış meme protezlerinin sadece şekli değil dış kaplamasındaki desen de özelleştirilebilir. Benzer teknikle fasiyal implantlar da her hasta için ayrı tasarlanabilir ve kullanılabilir. Hastaya özgü tasarlanmış ilaç yüklü implantlar da hastanın tedavisinin kişiselleştirilmesini ve başarı oranının artmasını sağlamaktadır.
Yumuşak Doku Defektleri
Büyük yumuşak doku defektleri sonucu oluşan deforme görüntüyü örtmek ve daha doğal bir görünüm elde etmek için, silikon gibi yumuşak malzeme temelli baskılar hastanın sosyal hayata daha kolay adapte olmasına yardımcı olmaktadır.
El Cerrahisi
Travma veya konjenital durumlar sonucunda gelişecek form ve fonksiyon kaybını gidermek için el, parmak ve kol protezleri hastanın anatomisine uygun olarak tasarlanmakta ve başarıyla kullanılmaktadır. Özellikle büyüme çağındaki hastalarda yaş arttıkça yeni protez kullanılması ihityacı da beraberinde gelmektedir. 3 boyutlu planlama ve yazıcılar sayesinde protez hastaya küçük geldiği zaman uygun boyda yeni protez kolaylıkla tasarlanabilir ve hastaya uygulanabilir. Taktil ve termal stimülasyona sahip biyomimetik protezler halen geliştirilme aşamasındadırlar.
Yanık Tedavisi
Amniotik sıvı kaynaklı kök hücreler ve deri hürelerinin biyoyazıcılarla doğrudan yanık bölgesine basılmakta olduğu ve herhangi bir deri alternatifine gerek kalmadan yara iyileşmesi sağlayan bir model üzerinde hala çalışmalar devam etmektedir. Özellikle yüz bölgesindeki aşırı skarlanmayı engellemek için hastaya özgü yüz maskeleri basmak ve uzun bir prova dönemine ihtiyaç duymadan daha seri bir şekilde tedaviye başlamak yanık tedavisinde mevcut kullanılan bir yöntemdir.
Doku Mühendisliği
Travma, onkolojik cerrahi veya konjenital durumalara bağlı doku kayıplarının rekonstrüksiyonunda 3 boyutlu teknolojiler ile yüksek başarı oranlarına sahip biyomalzemeler üretilebilmektedir. Eriyebilen eksternal havayolu stentleri trakeomalazi tedavisinde kullanılmıştır. Başka bir çalışmada avrikular ve nazal rekonstürksiyon için gözenekli anatomik iskeleler basılmış ve kondrojenik büyüme faktörleri ile kondrositler bu iskeleye implante edilmiştir. Yapılan histolojik incelemelerde de kıkırdak benzeri dokular gözlenmiştir. Nazal augmentasyonda da benzer bir model denenmiş ve 3 boyutlu basılmış iskeleye eklenen fibrin ve kondrositler tavşan modelinde burun dorsumuna konulmuştur. Yapılan takiplerde minimal inflamasyon ile nevaskülarizasyon ve kartilaj olgunlaşması gözlenmiştir.
Cerrahi Eğitimi
3 boyutlu baskılar cerrahi eğitiminde kadavra diseksiyonuna bir alternatif olarak sunulmuştur. Bu yöntemle cerrahi asistanların ameliyattan önce oryantasyonunu ve el becerilerini arttırmak morbidite oranlarını düşürebilir. Özellikle mikrotia tedavisinde kostal kıkırdak greftlerinin şekillendirilmesi için 3 boyutlu eğitim modülleri başarıyla kullanılmıştır. Sert dokular haricinde rinoplasti ve yarık damak eğitiminde de mevcut modeller vardır.
Hasta Eğitimi
Anatomik olarak karmaşık vakaların hastaya daha iyi anlatılabilmesi ve hastanın kendi durumu hakkında daha detaylı bilgi sahibi olup ameliyata onam vermesi için 3 boyutlu baskı modelleri kullanılabilir ve bu çalışma hastanın tedaviye uyumunu arttırabilir.
***
3 boyutlu baskı teknolojisi yeni bir konsept değil ve uçaklardan cep telefonlarına çeşitli ürünlerin tasarlanmasında kullanıldı. Çoğu endüstriyel ürün seri üretilir ve aynı boyutlara sahiptir. Fakat beklendiği gibi, tıpta hastaların farklı anatomileri ve ihtiyaçları vardır. Çağdaş tıbbın amaçlarından biri olan kişiselleştirilmiş uygulamaları sağlayabilmek için, hastaya özgü bir ürünü düşük maliyetle ve kısa sürede sağlayabilen 3 boyutlu baskı teknikleri kullanılabilir.
Yazan: Dr. Hasan Büyükdoğan
Ankara Üniversitesi Plastik, Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Anabilim Dalı
Referanslar:
- Kamali, Parisa, et al. “The current role of three-dimensional printing in plastic surgery.” Plastic and reconstructive surgery3 (2016): 1045-1055.
- Hsieh, Tsung-yen, et al. “3D Printing: current use in facial plastic and reconstructive surgery.” Current opinion in otolaryngology & head and neck surgery4 (2017): 291-299.
- Hoang, Don, et al. “Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started.” Annals of translational medicine23 (2016).
- Nickels, Liz. “World’s first patient-specific jaw implant.” Metal Powder Report2 (2012): 12-14.
- Jessop, Zita M., et al. “3D Bioprinting for Reconstructive Surgery: Principles, Applications and Challenges.” Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery(2017).
- Li, Yanqi, Xin Yang, and Dong Li. “The application of three-dimensional surface imaging system in plastic and reconstructive surgery.” Annals of plastic surgery77 (2016): S76-S83.
- Rohner, Dennis, et al. “Importance of patient-specific intraoperative guides in complex maxillofacial reconstruction.” Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery5 (2013): 382-390.
- Klosterman, Tristan, and Thomas Romo III. “Three-dimensional printed facial models in rhinoplasty.” Facial Plastic Surgery02 (2018): 201-204.
- Choi, Jong Woo, and Namkug Kim. “Clinical application of three-dimensional printing technology in craniofacial plastic surgery.” Archives of plastic surgery3 (2015): 267.
