A impressora 3D na medicina pode ser usada para impressão de medicamentos, órgãos, vasos sanguíneos, pele sintética, ossos, moldes de gesso e muito mais.
Imagine zerar as filas para transplantes de órgãos com a utilização de um artigo de papelaria. Ainda não chegamos tão longe, mas estamos no caminho.
O uso de impressoras 3D na medicina tem proporcionado soluções espetaculares para pacientes do mundo inteiro. O melhor? Estamos apenas no início de uma imensa lista de possibilidades.
Uma reportagem especial publicada no site Racounter em março de 2018 lista dois casos recentes: o de uma garotinha que perdeu os braços quando era apenas bebê e o de uma mulher com câncer de rim em estágio terminal.
As histórias são inspiradoras e, nas duas ocasiões, a impressora 3D revelou-se a verdadeira heroína dos procedimentos cirúrgicos.
Continue lendo este artigo e descubra as vantagens dessa ferramenta para a área da saúde.
O que é a impressora 3D na medicina?
A impressão em 3D está cada vez mais comum, tanto em atividades clínicas quanto em atividades de pesquisa na área da saúde.
Por exemplo, a impressora 3D na medicina envolve a criação de réplicas físicas de estruturas anatômicas usando processos de impressão 3D.
Para isso, um modelo digital de computador é desenvolvido para descrever as estruturas a serem impressas. Pequenos lotes (mesmo unitários) podem então ser fabricados devido à flexibilidade, velocidade e custo relativamente baixo do processo de impressão 3D.
Os modelos facilitam o planejamento de cirurgias e servem como auxílio para o ensino ou explicação de conceitos médicos complexos, como um paciente que vai receber uma cirurgia.
Os benefícios da impressora 3D na medicina
Reproduz estruturas para facilitar diagnósticos
A capacidade de visualizar e explorar uma anatomia complexa como um objeto tridimensional real, proporciona aos médicos um apoio à tomada de decisão que não era disponível anteriormente.
Em um cenário clínico, os modelos impressos em 3D oferecem a oportunidade de uma maior compreensão das estruturas anatômicas e patológicas.
Aumenta as chances de sucesso de cirurgias complexas
Os modelos servem como ferramentas para testar a colocação de implantes e outros dispositivos médicos, além de prever atividades cirúrgicas.
Os avanços como a impressão multicolorida e multi-material também podem ajudar a simular melhor o ambiente cirúrgico para um planejamento pré-cirúrgico e referência intra-operatória.
Esses modelos oferecem um complemento dinâmico às visualizações na tela para aumentar a confiança nas decisões do cirurgião.
Favorece tratamentos e soluções
A impressão 3D na medicina também fornece uma ferramenta econômica para o entendimento do tratamento e melhorias nos processos, devido a sua capacidade de prototipagem rápida.
A impressão em 3D também tem o potencial de fornecer um meio de validação precoce dos resultados de ensaios.
Com essas ferramentas, é possível ganhar maior confiança em novas soluções antes que testes físicos caros ou estudos in vivo sejam implantados.
Como é utilizada a impressora 3D na medicina?
Impressora 3D em substituição de tecidos cardíacos
Jonathan Butcher da Universidade de Cornell imprimiu uma válvula cardíaca que possui a mesma arquitetura anatômica que a válvula original. Em breve será testada em ovelhas.
Ele usou uma combinação de células e biomateriais para controlar a rigidez da válvula.
Seu desafio é construir uma válvula cardíaca que não apenas simula o sangue natural do coração, mas também tenha a capacidade de “crescer” ou que possa lidar com a carga de trabalho de uma pessoa jovem ou ativa.
Outra pesquisa importante envolve uma equipe de cientistas da Universidade de Tel Aviv de Israel que conseguiu um feito inédito.
No laboratório de biologia molecular e biotecnologia da instituição, eles puderam produzir o primeiro coração completo com vascularização do mundo, em uma impressora 3D.
Identificação de tumor em visão 3D
Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv reproduziram um tumor cerebral maligno (glioblastoma ativo e viável) usando uma impressora 3D.
O tumor em bioimpressão 3D inclui um sistema complexo de tubos semelhantes a vasos sanguíneos através dos quais as células e os medicamentos podem fluir, simulando um tumor real.
Isso dá aos médicos a oportunidade de antecipar possíveis complicações, reduzindo significativamente os riscos de dificuldades antes, durante e depois da cirurgia.
Além disso, tornando o procedimento cirúrgico mais eficiente, é possível reduzir também os custos líquidos para a equipe médica, hospital e também para o paciente.
Impressão de vasos sanguíneos
Os pesquisadores da Universidade de Harvard foram os primeiros a usar uma impressora 3D personalizada e uma tinta solvente para criar uma amostra de tecido que contém células da pele entrelaçadas, com material estrutural que pode potencialmente funcionar como vasos sanguíneos no futuro.
A rede de vasculatura permite que fluidos, nutrientes e fatores de crescimento celular sejam perfundidos uniformemente em todo o tecido.
Como próximo passo, engenheiros coreanos criaram vasos sanguíneos impressos em 3D implantáveis e os implantaram com sucesso em um rato.
Com o processo, eles esperam desenvolver vasos sanguíneos artificiais funcionais, necessários para curar doenças cardiovasculares.
Criação de ossos com impressora 3D na medicina
A professora Susmita Bose, da Universidade Estadual de Washington, modificou uma impressora 3D para ligar produtos químicos a um pó cerâmico, criando intrincados andaimes de cerâmica que promovem o crescimento do osso em qualquer forma.
Ela ajuda as próteses de quadril e joelho a durar mais tempo por meio do desenvolvimento de um revestimento à base de fosfato de cálcio para os materiais do implante.
Uma vez integrados, espera-se que os implantes revestidos durem mais tempo – possivelmente dobrando a vida útil dos implantes cimentados.
E usando um novo método na Universidade de New South Wales em Sydney, Austrália, os médicos podem criar um novo tecido ósseo durante a cirurgia exatamente no local que ele é necessário.
Replicação de cartilagem e pele sintética
Lawrence Bonassar, da Universidade de Cornell, usou fotos 3D de orelhas humanas para criar moldes.
Os moldes eram preenchidos com um gel contendo células de cartilagem bovina suspensas em colágeno, que mantinha a forma da orelha enquanto as células cresceram em sua matriz extracelular.
Cientistas canadenses imprimiram narizes sintéticos para pacientes com câncer de pele. A impressão utilizou células reais de cartilagem do nariz humano, doadas por pessoas que fizeram plásticas no nariz, com hidrogel à base de colágeno.
Em 2017, James Yoo da Escola de Medicina Wake Forest nos EUA e pesquisadores da Universidade de Madri, desenvolveram o protótipo de uma impressora 3D que pode criar uma pele sintética.
Ela é adequada para transplantar pacientes que sofreram queimaduras ou têm outros problemas de pele. Também pode ser usada em pesquisas ou em testes de produtos cosméticos, químicos e farmacêuticos.
Impressoras 3D em transplantes de órgãos e membros
A tecnologia está sendo desenvolvida para imprimir órgãos criados a partir de células-tronco do próprio paciente, o que reduziria as chances de rejeição, algo comum em transplantes.
Nesse caso, é realizada uma mistura entre as células-tronco vivas do paciente, além de fragmentos do órgão a ser impresso. Eles são inseridos em uma espécie de vidro no formato do tecido desejado.
Feito isso, as células passarão por um processo natural de reprodução, e, a partir do “tecido guia” inserido na mistura, elas crescerão até ganharem a forma do órgão desejado.
Nesse caso, uma vantagem do processo é que os órgãos são produzidos a partir das células do próprio paciente, diminuindo as chances de rejeição pelo seu corpo.
Impressão de medicamentos com impressora 3D na medicina
A impressora tridimensional é capaz de produzir medicamentos fabricados pelo mercado. Ela faz isso com maior precisão, identificando a quantidade exata dos componentes necessários para um tratamento assertivo e eficaz.
Isso pode ser feito com mais rapidez e praticidade que o processo de manipulação de fármacos, por exemplo.
Moldes de gesso personalizados
Com uma impressora 3D em mãos, é possível digitalizar um membro do corpo e imprimir um molde de gesso personalizado e sob medida para ele.
Impressora 3D bioink portátil
Pesquisadores em Toronto, Canadá criaram uma impressora 3D portátil que deposita um bioink carregado de células-tronco nas feridas, como queimaduras extensas para ajudar na cicatrização mais rápida.
O dispositivo funciona como um rolo de pintura para depositar o material sobre feridas extensas e até em enxertos de pele e outros tecidos.
Impressão de implantes e próteses com impressora 3D na medicina
A impressão 3D está tornando possível criar dispositivos perfeitamente adaptados, como moldes impressos em 3D, ou até mesmo próteses e implantes impressos em 3D para qualquer paciente.
A fabricação de aditivos é agora uma forma de criar mãos, braços e pernas, ajudando os amputados a viverem uma vida com mais qualidade.
Mas por que esta tecnologia é uma maneira melhor de criar próteses? Como você deve saber, uma prótese tradicional é cara e não necessariamente adaptada ao paciente.
Uma prótese impressa em 3D tem um custo mais baixo e pode ser totalmente adaptada à morfologia dos pacientes, aos seus hábitos e à sua deficiência, graças à digitalização e modelagem em 3D.
A fabricação de aditivos está salvando vidas e pode ajudar na reconstrução óssea.
Essa tecnologia ajuda a fabricar produtos personalizados, que podem ser adaptados para cada paciente, fora e dentro de seu corpo. Por exemplo, a fabricação de aditivos está oferecendo novas possibilidades para a reconstrução da mandíbula!
Na Holanda, uma mulher de 83 anos teve uma reconstrução da mandíbula graças à impressão em 3D. Sua mandíbula impressa em 3D foi feita com pó de titânio e um revestimento biocerâmico.
Uma ponte dentária especial foi acrescentada ao maxilar, a fim de implantar novos dentes para a paciente. Devido à sua idade, os médicos optaram por utilizar esse método, dizendo que era menos arriscado do que o procedimento tradicional.
Segundo a publicação da Racounter, Tilly Lockey perdeu as mãos por causa da meningite, ainda bebê. Quase 10 anos depois, o primeiro teste clínico de um novo modelo de próteses, na Inglaterra, desenvolveu novos membros para a menina. O processo levou apenas um dia.
Uma das grandes vantagens do uso de impressoras 3D em processos como os de Tilly é o custo-benefício.
Como funciona a impressão 3D na medicina?
Para desenvolver uma impressão 3D específica de um paciente, a digitalização das estruturas anatômicas reais do um paciente deve ser feita primeiro.
Esse método utiliza técnicas de digitalização em 3D, tais como ressonância magnética, tomografia de raio X ou ultrassom 3D para produzir uma imagem volumétrica da anatomia desejada.
As imagens devem ser etiquetadas, por meio de um processo chamado segmentação, para isolar estruturas de interesse e desenvolver um modelo em 3D.
As técnicas utilizadas aqui são muito variadas, dependendo da modalidade de varredura, da estrutura anatômica e da qualidade da imagem.
As abordagens tradicionais requerem tempo e experiência significativos, mas programas com capacidade de segmentação avançada, como o software Simpleware, podem agilizar esse processo.
Os modelos 3D, que podem ser multi-partes, são convertidos em uma série de malhas de superfície e preparados para impressão em 3D, por meio da adição de conectores e informações de cor da superfície.
As superfícies também podem ser particionadas para permitir a desmontagem da impressão resultante, facilitando a visualização de patologias ou estruturas de interesse.
As superfícies são finalmente exportadas para a impressora 3D, normalmente como arquivos STL, para interpretação pelo software da impressora, que adiciona material de suporte, calcula e executa os caminhos da cabeça de impressão necessários para revestir o material e reproduzir o modelo do computador como um objeto físico.
Qual o valor de uma impressão 3D?
Muitos fatores influenciam os custos de uma peça de impressão 3D. Esses fatores surgem principalmente das especificações da peça, como a sua complexidade, tamanho e altura.
O valor também é influenciado pelos custos dos materiais,, as propriedades mecânicas e nível de dificuldade para produzir a peça final.
Além disso, parte dos custos depende do tipo de impressão. Hoje, as técnicas mais conhecidas são a modelagem de deposição por fusão (FDM) e estereolitografia (SLA).
Calculando com o valor médio do mercado, se fizermos uma média de R$ 100 por quilograma, há um custo próximo de R$ 0,10 por grama. Objetos impressos leves, com interior oco, têm um custo baixo por impressão.
Outros modelos de impressoras, como a estereolitografia, têm um custo maior, pois a resina líquida é vendida por cerca de R$ 300 o litro, de acordo com o Formlabs – que fabrica esse modelo de impressora.
Também é preciso levar em consideração que a impressão 3D, na medicina, pode ter um custo mais alto por se tratar de impressões que impactam na vida das pessoas.
É possível alugar uma impressão 3D?
Sim, é possível!
A locação de impressoras 3D é um serviço cada vez mais adotado no meio empresarial, devido a sua flexibilidade e economia de custos para as empresas.
Pois, dessa forma, a clínica não precisa realizar o investimento inicial em uma impressora 3D, basta alugar uma por um valor mensal atrativo, contemplando instalação, manutenção e assistência técnica.
Qual o impacto da tecnologia 3D na economia?
Se continuar seguindo esses passos e oferecendo resultados positivos, as impressoras 3D podem estar muito próximas de chegar a hospitais, clínicas e instituições de saúde em velocidade recorde.
Um estudo realizado pela Transparent Marketing Research prevê crescimento médio anual de 17,7% no mercado de dispositivos 3D até 2025.
Atualmente, ainda de acordo com a reportagem da Racounter, a maior demanda é para implantes ortopédicos e restaurações dentárias, o que deve continuar pelos próximos anos.
Outra vantagem das impressoras 3D na medicina é a precisão das peças e a rapidez na entrega.
“Os modelos são extremamente precisos e criam acabamentos de superfície lisa para coroas e outros modelos ortodônticos, que podem ser obtidos no local, reduzindo a necessidade e o custo investido em laboratórios.”
A revista Forbes revela também que, até 2021, a tecnologia tridimensional deve valer pelo menos US$ 1,3 bilhões. A publicação aproveita para comparar custos e oferecer uma previsão simples sobre as diferenças que poderemos alcançar dentro dos próximos anos.
Um transplante normal de rim, por exemplo, custa em média US$ 330 mil, de acordo com a Fundação Nacional para Transplantes norte-americana. Entretanto, existem startups, como a BioBots, que comercializam “impressoras 3D biológicas” por apenas US$ 10 mil.
Ou seja, em um futuro não tão distante, poderemos ver o preço de procedimentos, desde médicos até estéticos, sofrerem uma drástica queda, causando uma disrupção completa no setor.
A medicina do futuro
Podemos começar pensando não apenas em órgãos e membros inteiros, como ampliar o campo de visão e incluir outros elementos essenciais para a saúde humana.
Considere enxertos de pele, ossos, vasos sanguíneos e outros tecidos. Tudo isso pode, em pouquíssimo tempo, ser criado através de impressões tridimensionais.
Até mesmo medicamentos poderão ser criados especialmente àqueles pacientes que apresentam restrições de ingestão causadas, por exemplo, por doenças como diabetes e hipertensão.
A reportagem da Forbes afirma que o design das drogas do futuro poderia permitir a liberação inteligente de componentes terapêuticos distintos em horários específicos.
O site Medical Futurist, que aborda assuntos relacionados aos avanços na área da saúde, publicou uma lista de ações atualmente em andamento, todas relacionadas à tecnologia 3D.
Dentre os projetos e pesquisas existentes estão:
- Um projeto de um professor da Universidade de Washington, que modificou uma impressora 3D para combinar produtos químicos a um pó de cerâmica, criando suportes que promovem o crescimento ósseo em qualquer formato;
- O desenvolvimento de uma válvula cardíaca com a mesma arquitetura anatômica da original, por Jonathan Butcher, da Cornell University;
- O uso de fotografias de orelhas humanas para criar moldes tridimensionais, que depois foram preenchidos por cartilagem e colágeno, por Lawrence Bonassar, também da Cornell University;
- O desenvolvimento de pele sintética para pacientes com queimaduras graves, um projeto fruto do trabalho de pesquisadores da Wake Forest School of Medicine, dos Estados Unidos, e da Universidade de Madri, na Espanha.
Como oferecer mais tecnologia e inovação na sua clínica médica?
As transformações e avanços tecnológicos possibilitaram a inovação em saúde, garantindo um atendimento qualificado e eficiente, além de oferecer uma boa experiência como um todo, tanto ao paciente quanto aos profissionais.
Entretanto, muitas mudanças aconteceram tão rápido e, muitas vezes, ao mesmo tempo, tornando importante que as clínicas encontrem formas de utilizar essas inovações e se manterem competitivas no mercado, ao mesmo tempo em que oferecem praticidade e produtividade na sua rotina.
Não é um trabalho fácil e os gestores de uma clínica devem estar sempre atentos às tendências tecnológicas e do ramo da saúde. Assim, poderão encontrar as novidades e apostar em inovação de forma assertiva.
Uma ideia inovadora é, sem dúvidas, a aquisição de um software de gestão. Sabe por quê? Com ele você alcança:
- Gestão otimizada: menos tempo desperdiçado, mais produtividade;
- Controle de faturamento e gestão financeira completa;
- Cadastro e controle de procedimentos;
- Gestão de múltiplas especialidades e procedimentos;
- Emissão e impressão de guias, conforme a demanda;
- Prontuário médico 100% digital;
- Gestão fiscal e administrativa.
A coleta de dados no sistema criado pelo software permite que somente o pessoal autorizado tenha acesso aos dados, bem como, otimiza os processos administrativos e automatiza procedimentos importantes, que antes eram realizados manualmente.
Isso certamente reduz o tempo gasto e melhora a assistência oferecida aos pacientes. Um ambiente integrado diminui as chances de perda de dados, uma vez que o papel é descartado muito mais rapidamente.
A Telemedicina também é um recurso que chegou para auxiliar a medicina a automatizar os processos em várias instâncias. Por meio de acompanhamento remoto, as ferramentas com esse recurso permitem que o profissional acompanhe seus pacientes a distância.
Conclusão
Como visto ao longo do texto, as impressoras 3D estão a um passo de realmente transformar a medicina mundial, tornando o atendimento mais rápido, financeiramente acessível e personalizado.
O tema é curioso e constantemente nos surpreendem com novidades e descobertas.
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