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Impression 3D pour les épines – Impression 3D

Les actualités de l’impression 3D médicale des derniers mois ont été largement dominées par des histoires sur le thème des coronavirus. Masques, ventilateurs, valves… même la découverte de vaccins grâce à l’impression 3D.

Mais le monde médical entretient depuis longtemps une relation avec l’impression 3D, avant même d’être récemment projeté aux yeux du public avec Covid-19.

Tout a commencé avec des prothèses externes de base, qui ont utilisé la capacité de l’impression 3D à fabriquer des pièces personnalisées adaptées aux besoins anatomiques uniques des patients. Puis, à mesure que les matériaux et les méthodes avançaient, nous avons commencé à voir des implants imprimés en 3D apparaître à l’intérieur du corps.

Ainsi, avec les gens qui se promènent avec des composants externes et internes imprimés en 3D faisant partie de leur corps, il était clair que les articles imprimés en 3D conviennent aux dispositifs médicaux.

Que pourrait-on améliorer d’autre? Qu’en est-il de la géométrie interne d’un implant? Peut-être imprimer quelques structures trabéculaires et ajouter un peu de porosité pour aider à l’ostéointégration? Peut-être qu’un implant en titane amène un patient à marcher bizarrement parce que le méta-implant lui-même n’a pas le même flex que l’os qu’il a remplacé.

Implant en titane imprimé en 3D

Il y a effectivement un moyen. Lorsque l’impression 3D est combinée avec de nouveaux matériaux, une conception générative et un logiciel d’optimisation de la topologie, l’industrie des implants médicaux reçoit un coup de pouce en termes d’innovation et de temps de développement de produits.

NuVasive – Implants rachidiens optimisés par topologie

Une société innovante dans le domaine des implants rachidiens est NuVasive, en tant que société américaine qui se concentre sur la fabrication de structures légères et plus solides, qui favorisent une meilleure croissance osseuse dans l’implant (ostéointégration).

NuVasive a lancé son implant Modulus en 2017. Ils ont pu passer du concept au marché en un an à peine avec l’aide de 3D Systems, avec sa technologie d’impression directe en métal (DMP) et son équipe d’ingénieurs d’application.

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Depuis lors, le module est passé d’un produit unique à une gamme complète de produits d’implants, chaque produit étant topologiquement optimisé pour offrir le meilleur équilibre entre poids, force et détectabilité aux rayons X, ce qui permet aux chirurgiens de vérifier l’implant et comment bien il s’est intégré à l’os naturel.

Nouveau titane pour l’impression

Bien sûr, il ne suffit pas d’imprimer des implants pour s’assurer qu’il a la même forme et le même volume que la chose qu’il est censé remplacer, l’installer à l’intérieur d’un patient et espérer le meilleur.

En dehors de la géométrie solide, de nombreux facteurs affectent l’ostéointégration.

Une telle facture est le matériau d’implant lui-même.

Une équipe de chercheurs de l’Université McMaster a étudié l’utilisation du titane de qualité Ti-5553 pour les implants imprimés en 3D. La plupart des implants sont actuellement imprimés avec une matière première en poudre Ti64… mais ce n’est peut-être pas la solution optimale pour le meilleur matériau d’implant polyvalent. Ti-5553 n’est généralement pas courant dans les implants médicaux. On le trouve plus couramment dans les structures d’avions de combat et d’hélicoptères russes.

L’avantage du Ti5553 vient d’avoir un module d’élasticité inférieur par rapport au Ti64, ce qui devrait réduire la protection contre les contraintes une fois installée chez le patient.

Dans cet esprit, l’équipe s’est tournée vers la comparaison de l’alliage aérospatial avec son homologue biomédical, le Ti64.

L’équipe a imprimé des échantillons de test des deux alliages de titane et les a soumis à un processus d’anodisation, qui a modifié la topologie des échantillons imprimés. L’anodisation produit de petites caractéristiques de surface, appelées nanopores et nanotubes sur les échantillons de titane. Ce sont ces caractéristiques topographiques qui peuvent aider à la liaison de l’os.

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Les résultats ont montré que des tubes plus grands se sont développés sur le Ti5553 après anodisation par rapport au Ti64 traditionnel. Cela signifie que non seulement le Ti5553 est bon pour l’impression, mais aussi pour l’ostéointégration.

Et après?

Bien qu’il y ait beaucoup d’innovation dans ce domaine, il reste encore beaucoup de travail à faire pour observer les avantages à long terme. Le domaine est encore nouveau après tout.

«Les cages en titane imprimées en 3D fournissent une géométrie particulière qui optimise le profil de croissance osseuse, mais cela doit être confirmé par des études supplémentaires», a déclaré Enrico Tessitore, vice-président de l’unité de neurochirurgie des Hôpitaux universitaires de Genève dans une interview avec Spinal News International.

Son institut participe à une étude randomisée impliquant des cages intersomatiques imprimées en 3D au moment où nous parlons.

«Nous effectuons un scan SPECT-CT très précoce afin de voir s’il y a une intégration précoce de ces cages. Par rapport aux cages PEEK, par exemple. La technologie d’impression 3D semble favoriser la fusion en facilitant la croissance des cellules osseuses des plaques d’extrémité dans la cage.

Donc, l’avenir s’annonce assez prometteur pour quiconque a besoin d’un implant rachidien dans un avenir pas trop lointain.

Les imprimantes 3D évoluent, de nouveaux matériaux sont testés, de nouveaux logiciels permettent de meilleures géométries… et surtout, ces flux de travail sont testés et certifiés médicalement pour être utilisés pour aider de vrais patients. Et ces flux de travail ne comportent que AM, ils ne brossent pas un tableau complet. Les outils chirurgicaux guidés par robot et utilisant la réalité augmentée joueront tous un rôle dans l’amélioration de la chirurgie rachidienne au cours de la prochaine décennie.

Et à l’approche de l’âge mûr avec tous les échecs corporels qui l’accompagnent, cela ne peut être qu’une bonne chose.

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