За последние годы аддитивные технологии стали одними из самых востребованных в мире. Удивительно, но им удалось затронуть буквально все сферы нашей жизни и изменить жизни миллионов людей.

Аддитивное производство – процесс соединения материалов и выращивания объектов по 3D-модели, как правило, слой за слоем. Зачастую его рассвет соотносят с индустриальным производством, в то время как свой «бум» оно пережило в эпоху развития цифровых технологий.

В прошлом году аддитивное производство начало набирать обороты в медицинской сфере. Отчасти это связано с открытиями, совершенными в последние годы, крупными инвестициями и появлением новых передовых технологий.

Как показано на Рисунке 1, индустрия аддитивного производства уверенно идет вверх. Начиная с 2009 года, ее ежегодный прирост составляет 25%. К концу этого года ее объем превысит 5 миллиардов долларов. Однако в этом заслуга не только промышленного сектора.

Львиная доля этого роста приходится на медицинский и стоматологический рынки. Причина ясна: с появлением аддитивного производства врачи и хирурги получили в свое распоряжение уникальное 3D-печатное оборудование и смогли значительно расширить ассортимент своих услуг.

Успехи аддитивных технологий в 2015 году

В прошлом году аддитивные технологии пережили рассвет в разных отраслях медицины. Ее главная заслуга заключается в массовой индивидуализации, например, в возможности изготовления хирургических имплантатов по параметрам пациента. Впервые в истории хирурги научились изготавливать такие имплантаты, которые встают как влитые и почти не причиняют пациенту неприятных ощущений.

Очевидно, что этой технологии будет что предложить людям в будущем, когда начнется массовая установка имплантатов, способных подстраиваться под движения тела в отличие от стандартных имплантатов, которые встают криво и причиняют боль. Эти имплантаты помогут пациентам быстрее восстановиться и вернуться к привычной жизни.

Помимо имплантатов медицинские учреждения научились производить кастомные ортопедические устройства и наглядные пособия для предварительного проведения операции, которые помогут повысить качество лечения.

Также в прошлом году на медицинском рынке появилось несколько крупных игроков, которые внесли свою лепту в его развитие. Например, Stratasys, одна из крупнейших компаний в сфере 3D-печати, собрала группу ученых, которая сейчас занимается разработкой 3D-печатных решений для медицинских учреждений.

И последнее. В 2015 году было заключено немало взаимовыгодных соглашений. Например, бельгийская компания Materialise, известный разработчик программного обеспечения, заключила сотрудничество со многими организациями, в том числе Arcam, чтобы сократить сроки выполнения заказов и расходы на разработку новой продукции за счет внедрения программ во все процессы производства.

Здравоохранение развивается вместе с аддитивным производством

В конечном итоге в сфере медицины на аддитивные технологии стали возлагать большие надежды. Результат налицо: сегодня это одна из самых финансируемых областей исследований. В определенной степени это связано с влиянием сектора частного здравоохранения. Быстрое развитие технологии 3D-печати и неизменно высокий уровень спроса вынудили такие компании, как Siemens и Medtronics, вложить крупные суммы денег в научно-исследовательские работы, чтобы опередить других игроков на рынке.

Также у медицинской индустрии есть определенное экономическое преимущество перед другими сферами промышленности, когда речь заходит об инновациях. Возьмем, к примеру, железнодорожную и аэрокосмическую промышленность. Обе эти сферы связаны бюрократическими проволочками, правилами и требованиями местных органов власти. В частности, конструкция самолета должна отвечать нормам летной пригодности.

В медицине все по-другому. Здесь ученые всеми силами стараются раздвинуть границы невозможного в попытке повысить качество лечения. Разумеется, в этой сфере тоже есть свои требования к новой продукции. Например, в США каждый хирургический имплантат должен получить одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Уже было несколько случаев, когда оно предоставило разрешение на производство 3D-печатных имплантатов, в том числе 3D-печатных трахеальных шин, которые стали новой вехой в лечении респираторных заболеваний.

На данный момент существует три области медицины, в которых недавно начался заметный сдвиг благодаря применению аддитивных технологий:

• Ортопедические устройства: с появлением аддитивного производства позвоночник, коленные и бедренные суставы, на которые оказывается наибольшая нагрузка и которые чаще всего требуют интенсивной терапии и даже замены, стали предметом для активных исследований. Есть надежда, что в будущем замена суставов 3D-печатными искусственными аналогами (которые в точности будут соответствовать оригиналу) станет обычным делом.
• Протезы: протезы конечностей уже завоевали определенную популярность, однако на их изготовление уходит много времени, потому что все их детали нужно изготавливать по отдельности. Теперь с помощью 3D-печати можно одним махом изготовить целый протез, причем подогнать его под индивидуальные параметры пациента.
• Биопечать: биопечать – это олицетворение одной из самых блестящих разработок человечества на сегодняшний день. Это будущее трансплантологии. Аддитивные технологии достигли такого уровня развития, что до искусственного изготовления тканей и органов рукой подать. По крайней мере, так говорят многие исследователи и ученые.

Каким будет следующий шаг аддитивного производства в сфере здравоохранения?

Хирургия – одна из самых сложных и требовательных отраслей медицины, и аддитивное производство не в силах изменить этого. Пусть робототехника смогла улучшить качество отдельных хирургических процедур, опытность хирурга по-прежнему остается на первом месте и будет оставаться там в обозримом будущем. Тем не менее, нельзя говорить, что аддитивное производство совсем ничего не может дать хирургии.

• 3D-печать – инструмент хирурга

Очевидно, что индивидуальные имплантаты будут встречаться в хирургии все чаще и чаще, ведь они идеально встают на место и не причиняют пациенту неудобств, что значительно сокращает потребность в повторных операциях.

Для начала необходимо оборудовать 3D-принтерами больницы и медицинские учреждения. Получив в свое распоряжение 3D-принтеры и научившись на них работать, хирурги смогут изготовить имплантат и установить его в кратчайшие сроки. Также применение аддитивной технологии поможет сократить стоимость операции. В странах, где не хватает специалистов, внедрение 3D-принтеров и проведение соответствующего инструктажа поможет хирургам спасти миллионы жизней.

• Растущая доступность биосовместимых материалов

С появлением 3D-печатных имплантатов возросла потребность в биосовместимых материалах. К счастью, эта отрасль тоже очень сильно развилась за последние годы. Сегодня самым доступным материалом считается пластик, но имплантат из него не изготовишь: слишком он токсичный. Вот почему исследователи обратились к металлу, а на медицинском рынке начали появляться 3D-принтеры для печати металлами, по большей части благодаря стараниям таких крупных компаний из Германии и Швеции, как EOS, SLM и Arcam. С расширением ассортимента биосовместимых материалов растут и возможности имплантатов.

• Окончание срока действия патентов и сокращение стоимости новаторских технологий

И напоследок поговорим о патентах. Большинство открытий в сфере аддитивных технологий защищено патентными законами. Тем не менее, в ближайшее время срок действия многих патентов подойдет к концу, и у производителей появится шанс бесплатно обновить свои разработки и даже придумать что-то новенькое.

Итак, что мы видим. Аддитивное производство уверенно захватывает разные сферы нашей жизни. Благодаря сокращению расходов на оборудование и развитию производства пластика в Китае в последнее время общая стоимость аддитивного производства резко сократилась. Это очень важный момент для разных отраслей промышленности, в частности медицинской, ведь теперь средства можно пустить на открытие и разработку новых технологий.