3D-tekniikalla ihmisen varaosia

Planmecan PROMODEL-palvelu tuottaa potilaskohtaista 3D-suunnittelua ja valmistusta vaativiin kirurgisiin leikkauksiin. Palvelun preoperatiivista 3D-suunnittelua on hyödynnetty muun muassa kasvojen kudosten siirtoleikkauksissa. Yhtiö valmistaa ihmisen varaosia pään alueelle sekä ortopedisiin kohteisiin.

Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirissä tehtiin tänä vuonna Pohjoismaiden toinen kasvojen kudosten siirtoleikkaus. Operaatiossa tärkeässä roolissa oli Planmeca Oy:n kehittämä 3D-suunnittelupalvelu.

– Sekä potilaan että luovuttajan pään alueen 3D-röntgendatan avulla pystyimme suunnittelemaan, läheisessä yhteistyössä leikkaavien kirurgien kanssa, molemmille kasvojensiirrossa tarvittavat vastaavat yksilölliset sahausohjaimet. 3D-suunnittelun ja valmistuksen avulla pystyimme varmistamaan, että luovutetut kasvojen kudokset istuivat potilaalle mahdollisimman hyvin. Kasvojen kudosten siirtoleikkauksessa 3D-suunnittelun avulla pystyimme kasvattamaan merkittävästi leikkauksen ennustettavuutta, tarkkuutta ja esteettistä lopputulosta. Yksilöllisten ohjaimien avulla säästimme lisäksi leikkaukseen kuluvaa aikaa, mikä osaltaan pienentää riskejä, Planmeca Oy:n design manager, diplomi-insinööri Jani Horelli kertoo.

Jani Horelli kertoo, että Planmecassa pyritään yksilöllisen potilassuunnittelun ja valmistuksen automatisointiin. Kuva Matti Välimäki.

Planmeca on erityisesti hammashoitoteknologiaa, 2D- ja 3D-röntgenlaitteita, ohjelmistoja sekä CAD/CAM -ratkaisuja valmistava yhtiö. Alan edelläkävijäyrityksen tuotteita viedään 120 maahan.

Planmecassa työskentelee myös lukuisia Helsingin Insinöörien jäseniä.

Titaanisten implanttien avulla kallo kokonaiseksi

Planmeca on kehittänyt jo kymmenen vuotta palvelua esimerkiksi kallonmurtumien hoitoon.

– Tavallista on, että kallomurtumassa kallon luut voivat hajota pieniksi palasiksi ja siirtyä paikaltaan. 3D-suunnittelun avulla mallinnamme luut takaisin alkuperäisille paikoilleen ja autamme kirurgia tekemään tarkan leikkaussuunnitelman.

– Teemme kirurgien kanssa yhdessä ikään kuin vaativaa palapeliä, Horelli kuvailee.

Varsinaisessa leikkauksessa voidaan sitten hyödyntää Planmecan palveluvalikoimaan kuuluvia ”ihmisen varaosia”.

Planmecassa voidaan valmistaa 3D-tulostuksella ihmisen varaosia pään alueelle. Kuva Planmeca.

– Valmistamme 3D-röntgendatan ja 3D-tulostuksen avulla yksilöllisiä implantteja, joilla luiset osat kiinnitetään toisiinsa tarkasti suunniteltuun asemaan. Yksilöllisesti istuvat implantit kiinnittyvät luiden päälle ja varmistavat ihmisen omien luiden luutumisen.

Aikuiselta ihmiseltä implantteja ei useinkaan oteta enää pois jälkeenpäin, mutta lapselta ne pääosin poistetaan. Lapsen kallon kasvuvaiheessa metalliset implantit voisivat häiritä luiden normaalia kasvua.

Tekoäly avuksi

Planmecassa panostetaan vahvasti alan kehitystyöhön.

– Keskitymme muun muassa tutkimaan, kuinka esimerkiksi tekoäly ja erilaiset ohjelmistolliset ratkaisut pystyisivät jatkossa itsenäisesti ratkaisemaan ongelmia, auttamaan diagnosoinnissa ja valmistamaan potilaille yksilöllisiä hoitosuunnitelmia. Keskiössä on yksilöllisen potilassuunnittelun ja valmistuksen automatisointi. Uskon, että tällä alueella meillä on valmiita ratkaisuja 3-5 vuoden sisällä.

– Lisäksi tutkimme esimerkiksi uusia materiaaleja, joita voisimme hyödyntää implanteissa. Hajoamattomat implantit ovat keholle vierasesineitä vaikka elimistö ei niitä hyljikään. Tulevaisuudessa käyttökelpoisia materiaaleja olisivat biohajoavat implantit, jotka luiden luutumisen ja luupuutoksen korvauksen jälkeen hajoaisivat ja poistuisivat itsestään elimistöstä, Jani Horelli kertoo.

Varaosatarjonta laajenee

Tulevaisuudessa ihmisen varaosatarjonta kasvaa nykyisestä. Apua tarjoavat muun muassa 3D-tulostus sekä kantasoluhoidot.

Jani Horelli ja kallon 3D-röntgenkuvaus-laitteisto. Kuva Matti Välimäki.

3D-tulostusta voidaan hyödyntää laajemminkin yksilöllisten implanttien valmistuksessa. Tekniikan etuihin kuuluu esimerkiksi se, että sen avulla voidaan tuottaa hyvinkin monimutkaisia muotoja.

– Parhaillaan maailmalla tutkitaan paljon myös sitä, miten 3D-tulostuksella voitaisiin tuottaa pehmytkudoksia – esimerkiksi neniä, korvia – tai vaikkapa uusia maksoja ja munuaisia, Jani Horelli kertoo.

– Toimivat ratkaisut eivät ole ulottuvilla vielä aivan lähitulevaisuudessa, mutta jonakin päivänä ne ovat varmasti totta, hän lisää.

Elinsiirtoja ja mikroprosessoriohjattuja proteeseja

Mitä ihmisen varaosiin tulee, niin toki muillakin tekniikoilla on paljon tarjottavanaan.

Elinsiirroissa ihmiseltä toiselle on edetty 60-luvulla alkaneista munuaisten siirroista sydänten ja keuhkojen siirron kautta vaikkapa nykyisiin kasvojen kudosten siirtoihin. Maailmalla on tehty myös joitakin raajojen siirtoja.

Toisaalta raajojen amputaatiotapauksissa voidaan hyödyntää myös edistyneitä proteeseja. Esimerkiksi moderneissa proteesien polvinivelissä liikkuvuutta voidaan lisätä pneumatiikan, hydrauliikan ja mikroprosessoriohjauksen avulla.

Oma lukunsa ovat erilaiset mekaaniset toiminnalliset implantit, kuten keinonivelet sekä kehoon integroidut sydämentahdistimen kaltaiset apuvälineet.

Kantasoluhoidot tulevat

Paljon odotuksia kohdistuu myös kantasoluhoitoihin. Niissä ideana on käynnistää ihmisten omien solujen avulla prosesseja, joissa keho alkaa tuottaa vaikkapa luumassaa.

Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillisellä yliopistolla on yhteisprojekti nimeltä Ihmisen varaosat. Siinä on tavoitteena tutkia ja kehittää kantasoluteknologiaan perustuvia ratkaisuja sekä hoitovaihtoehtoja luutauteihin, neurologisiin sairauksiin sekä silmä- ja sydänsairauksiin.

Matti Välimäki

Demokuva 1: Yksilöllisesti istuvat titaaniset implantit kiinnittyvät luiden päälle. Kuva Planmeca.

css.php