پرینت سه بعدی میز جراحی؛ تحولی بزرگ در تجهیزات پزشکی

محققان دانشگاه وسترن انتاریو و دانشگاه فنی میشیگان اخیراً موفق شدند پرینت سه بعدی میز جراحی که کاربرد بسیاری دارد را به سرانجام برسانند. این پروژه با تکیه بر سخت‌افزار منبع‌باز انجام شد و نتیجه آن وسیله‌ای پزشکی بود که تنها کسری از هزینه‌های ساخت سنتی را دارد. نوآوری یادشده نشان می‌دهد که پرینت سه‌بعدی می‌تواند راهی مؤثر برای کاهش هزینه‌ها و افزایش دسترسی به تجهیزات پیشرفته باشد. درواقع، این فناوری نه‌تنها امکان تولید محلی را فراهم می‌کند، بلکه شرایط لازم برای سفارشی‌سازی تجهیزات را نیز به وجود می‌آورد. چنین ویژگی‌هایی در مواقع بحرانی مانند همه‌گیری‌ها یا در مناطق محروم اهمیت دوچندانی پیدا می‌کنند.

هزینه بالای تجهیزات پزشکی و ضرورت جایگزین‌های نو

هزینه تجهیزات پزشکی همیشه یکی از دغدغه‌های اصلی نظام سلامت بوده است. میز جراحی نیز از این قاعده مستثنی نیست. تنها در سال ۲۰۲۱ بازار میز جراحی در آمریکای شمالی ارزشی بیش از ۴۵۶ میلیون دلار داشت و پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که این رقم در سال‌های آینده افزایش چشمگیری خواهد یافت. قیمت هر میز جراحی می‌تواند به ۲۵۰ هزار دلار برسد. چنین مبالغی برای کشورهای درحال‌توسعه قابل پرداخت نیست و همین موضوع باعث محرومیت بیماران از دریافت درمان‌های لازم می‌شود. به همین دلیل، تیم تحقیقاتی دو دانشگاه نام‌برده به سراغ پرینت سه‌بعدی رفت. این فناوری در صنایع گوناگون توانسته جایگزینی کارآمد برای روش‌های سنتی تولید باشد. سرعت بالا، کاهش هزینه، پایداری بیشتر و امکان سفارشی‌سازی از جمله مزایای آن محسوب می‌شوند. پرینت سه بعدی پزشکی کاربردهای گسترده‌ای دارد؛ از تولید پروتزهای دست و پا گرفته تا ابزارهای جراحی و حتی مدل‌های دقیق بدن برای تمرین قبل از عمل.

فرایند طراحی و پرینت سه بعدی میز جراحی

تیم پژوهشی برای طراحی میز از نرم‌افزارهای منبع‌باز استفاده کرد. سپس اجزای مختلف را با پرینترهای سه‌بعدی رومیزی تولید و در نهایت مونتاژ کردند. این شیوه باعث کاهش هزینه‌ها شد و در عین حال امکان اشتراک‌گذاری آنلاین طراحی‌ها را فراهم کرد. با این رویکرد، هر مرکز درمانی در هر نقطه از جهان می‌تواند طرح را دانلود کند، اجزا را چاپ کند و میز را به‌طور محلی سرهم کند. این مدل تولید توزیع‌شده، وابستگی به زنجیره‌های تأمین جهانی را کاهش می‌دهد؛ موضوعی که در دوران بحران‌هایی مانند کمبود تجهیزات پزشکی در همه‌گیری کووید-۱۹ اهمیت فراوانی پیدا کرد.

مشخصات فنی میز جراحی پرینت شده

پرینت سه بعدی میز جراحی می‌تواند کاربرد های گسترده ای در حوزه پزشکی و ارتوپدی داشته باشد. برخی ویژگی‌های مهم آن عبارت‌اند از:

• تنظیم ارتفاع: از ۹۰ تا ۱۱۶ سانتی‌متر
• قابلیت کج شدن: تا ۱۵± درجه
• قابلیت تنظیم ساق: از ۳۱ تا ۱۱۷ سانتی‌متر
• تکیه‌گاه بازو و پا: با برد ۱۸۰ درجه
• کشش پا: تا ۵۴ سانتی‌متر
• تنظیم زاویه پاها: از ۵۵ تا ۱۲۰ درجه
• تحمل وزن: بیش از ۱۳۰ کیلوگرم
• شفافیت در برابر اشعه ایکس: امکان تصویربرداری حین جراحی

این میز مدولار و قابل ارتقاست. قطعات آسیب‌دیده به‌سادگی جایگزین می‌شوند و طراحی آن نیازی به برق ندارد، بنابراین در مناطق محروم از نظر انرژی نیز کارآمد خواهد بود.

کاهش چشمگیر هزینه‌ها

نمونه ساخته‌شده تنها حدود ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰ دلار هزینه داشت. این مبلغ در مقایسه با ۱۰۰ تا ۲۵۰ هزار دلار قیمت میزهای تجاری، کاهش قیمتی بیش از ۹۸ درصد را نشان می‌دهد. چنین صرفه‌جویی بزرگی به مراکز درمانی امکان می‌دهد منابع خود را در حوزه‌های دیگر مانند خرید دارو یا آموزش پرسنل هزینه کنند. تیم تحقیقاتی برای پرینت قطعات از پرینترهای رومیزی منبع‌باز مانند RepRap-class استفاده کرد. کل فرایند پرینت و مونتاژ تنها یک هفته زمان برد و نتیجه آن یک میز جراحی کاملاً عملیاتی بود.

مزایای تولید توزیع شده

یکی از نقاط قوت این پروژه، امکان اشتراک‌گذاری دیجیتال طرح‌ها است. هر مرکز درمانی می‌تواند فایل‌ها را دانلود و بر اساس نیاز محلی خود تغییر دهد. این کار هزینه حمل‌ونقل را حذف می‌کند و سفارشی‌سازی را آسان‌تر می‌سازد. یکی از محققان پروژه تأکید کرد که تجهیزات پزشکی معمولاً بسیار گران هستند و راه‌حل کاهش هزینه، استفاده از پرینت سه‌بعدی و تولید محلی است. به گفته او، این میز تنها نقطه شروع است و هر مهندسی می‌تواند طراحی آن را بهبود دهد.

تأثیرات زیست‌محیطی و پایداری

مواد استفاده‌شده در این میز از نوع پلاستیک‌های مقاوم و فلزهای سبک هستند که به‌طور گسترده در دسترس قرار دارند. بسیاری از این مواد قابل بازیافت‌اند و ردپای کربنی کمتری نسبت به تولید سنتی دارند. همچنین کاهش نیاز به حمل‌ و نقل جهانی باعث صرفه‌جویی در انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود.

فراتر از پرینت سه‌بعدی میز جراحی

فناوری پرینت سه‌بعدی در حوزه‌های دیگری نیز تحول ایجاد کرده است:

• پروتز و ارتز سفارشی: سبک‌تر، ضدآب و زیباتر از مدل‌های سنتی
• ابزار جراحی یک‌بارمصرف: برای کاهش خطر عفونت
• مدل‌های آموزشی دقیق: جهت تمرین جراحان
• ایمپلنت‌های فلزی متخلخل: برای زانو، لگن و ستون فقرات
• داروهای سفارشی: تولید قرص با دوز دقیق برای هر بیمار
• بافت‌ها و اعضای زیستی: در آینده برای پیوند عضو

هزینه تولید این محصولات با پرینت سه‌بعدی به‌مراتب کمتر از روش‌های سنتی است و همین موضوع دسترسی به آن‌ها را افزایش می‌دهد. با وجود مزایا، چالش‌هایی نیز وجود دارد. استریلیزاسیون قطعات پرینت‌شده یکی از موارد مهم است. همچنین تجهیزات باید با استانداردهای ایمنی پزشکی مانند FDA یا معادل‌های محلی سازگار باشند. علاوه بر این، پرسنل درمانی نیاز به آموزش دارند تا بتوانند این تجهیزات را به‌درستی مونتاژ و استفاده کنند. با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود این موانع رفع شوند. استفاده از هوش مصنوعی برای طراحی‌های بهینه و تولید هوشمند، یکی از چشم‌اندازهای آینده است که می‌تواند پرینت سه بعدی پزشکی را وارد مرحله‌ای جدید کند.

آینده همکاری‌های بین‌المللی در پرینت سه‌بعدی پزشکی

پروژه پرینت سه بعدی میز جراحی نشان داد که همکاری بین دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی در کشورهای مختلف می‌تواند به نتایج بزرگی منجر شود. این مدل همکاری بین‌المللی، انتقال دانش و تجربه را تسهیل می‌کند و امکان بهره‌گیری از منابع متنوع را فراهم می‌آورد. به‌ویژه در حوزه پزشکی، چنین هم‌افزایی می‌تواند سرعت توسعه فناوری‌های نو را افزایش دهد. همچنین سازمان‌های بهداشت جهانی و نهادهای غیردولتی می‌توانند با حمایت مالی یا ارائه زیرساخت‌های مناسب، نقش پررنگی در گسترش این رویکرد داشته باشند. در نهایت، شبکه‌سازی جهانی پژوهشگران و تولیدکنندگان باعث می‌شود تا نوآوری‌ها سریع‌تر به بیماران سراسر دنیا برسند.

نقش سیاست‌گذاری و استانداردسازی

هرچند پرینت سه‌بعدی پتانسیل بالایی برای کاهش هزینه‌ها دارد، اما بدون استانداردهای مشخص و سیاست‌گذاری شفاف، ورود آن به نظام سلامت دشوار خواهد بود. استانداردسازی مواد، فرایندها و روش‌های استریلیزاسیون برای تضمین ایمنی بیماران ضروری است. همچنین باید قوانین مالکیت فکری، اشتراک‌گذاری فایل‌های طراحی و مجوزهای تولید مشخص شوند. دولت‌ها و نهادهای مقررات‌گذار می‌توانند با تدوین دستورالعمل‌های روشن، مسیر استفاده گسترده از این فناوری را هموار کنند. وجود چنین چارچوب‌هایی اعتماد بیمارستان‌ها و پزشکان را جلب می‌کند و باعث می‌شود پرینت سه‌بعدی به‌عنوان بخشی از راهکارهای رسمی در نظام سلامت پذیرفته شود.

آموزش و توانمندسازی نیروی انسانی

موفقیت پرینت سه‌بعدی در حوزه پزشکی تنها به فناوری وابسته نیست، بلکه به مهارت نیروی انسانی نیز نیاز دارد. پرستاران، جراحان و تکنسین‌ها باید آموزش ببینند تا بتوانند تجهیزات پرینت‌شده را مونتاژ، نگهداری و استفاده کنند. برگزاری کارگاه‌های آموزشی، دوره‌های آنلاین و ایجاد برنامه‌های مشترک بین دانشگاه‌ها و مراکز درمانی می‌تواند این مهارت‌ها را گسترش دهد. آموزش مناسب، خطر خطا را کاهش داده و کیفیت خدمات پزشکی را ارتقا می‌دهد. همچنین موجب می‌شود مراکز درمانی در مناطق محروم بتوانند بدون وابستگی به متخصصان خارجی از این فناوری بهره‌مند شوند. توانمندسازی نیروی انسانی گام مهمی برای پایداری این نوآوری است.

پروژه پرینت سه‌بعدی میز جراحی نشان داد که می‌توان تجهیزات پیشرفته پزشکی را با هزینه‌ای بسیار پایین‌تر تولید کرد. این دستاورد برای کشورهایی که با محدودیت منابع مواجه‌اند، ارزش فراوانی دارد. در کنار کاهش هزینه‌ها، امکان تولید محلی، سفارشی‌سازی و پایداری محیط‌زیستی نیز فراهم می‌شود. پرینت سه‌بعدی نه‌تنها آینده تولید تجهیزات پزشکی را تغییر خواهد داد، بلکه به دموکراتیک‌سازی دسترسی به نوآوری‌های پزشکی کمک می‌کند. در نهایت، این فناوری می‌تواند نابرابری‌های جهانی در حوزه سلامت را کاهش دهد و امید تازه‌ای برای بیماران در سراسر جهان ایجاد کند.