Osnove 3D printanja u medicini

Uvod objašnjava šta je 3D printanje, odnosno aditivna proizvodnja (Additive Manufacturing – AM): izrada trodimenzionalnih objekata sloj po sloj na osnovu digitalnog 3D modela. Prikazane su osnovne faze procesa – od kreiranja 3D modela (STL, CAD ili DICOM) i pripreme u slicer softveru, preko izbora materijala, do samog printanja – te kratka historija tehnologije i razlozi zbog kojih je postala važan alat savremene medicine.

• 1.1 Osnovni pojmovi 3D printanja
• 1.2 Kratka historija i razvoj tehnologije
• 1.3 Zašto je 3D printanje važno za medicinu
• 1.4 Struktura procesa 3D printanja

Poglavlje predstavlja klasifikaciju AM tehnologija prema ASTM-u u sedam osnovnih kategorija i detaljno obrađuje tehnologije najvažnije za medicinu: ekstruziju materijala (FDM), foto-polimerizaciju (SLA, DLP, MSLA), spajanje praha u slojevima (SLS, DMLS, SLM), raspršivanje materijala (MJT) i raspršivanje veziva (BJT), zajedno s materijalima koji se u njima koriste.

• 2.1 Tehnologija ekstruzije/ekstrudiranja materijala
• 2.2 Tehnologija foto-polimerizacije – SLA/DLP/MSLA
• 2.3 Tehnologija spajanja praškastog materijala u slojevima (PBF) – SLS/DMLS/SLM
• 2.4 Tehnologija raspršivanja materijala – MJT
• 2.5 Tehnologija raspršivanja veziva – BJT

U medicini se 3D model najčešće ne crta od nule, nego nastaje iz dijagnostičkih snimaka pacijenta (CT, MRI, CBCT, ultrazvuk). Poglavlje prati cijeli put: CAD softvere, pretvaranje DICOM podataka u STL, segmentaciju anatomskih struktura, slicing i pripremu za printer te provjeru, popravku i validaciju modela.

• 3.1 CAD softveri (SolidWorks, Fusion 360, Meshmixer, Blender)
• 3.2 Obrada medicinskih podataka (DICOM → STL)
• 3.3 Softver za segmentaciju (3D Slicer, Mimics, InVesalius, Segment 3DPrint)
• 3.4 Slicing i priprema za printanje (Cura, PrusaSlicer, PreForm)
• 3.5 Provjera, popravka i validacija modela

Kroz prikaze stvarnih projekata poglavlje pokazuje kako personalizovani anatomski modeli izrađeni na osnovu radioloških snimaka služe u edukaciji studenata i specijalizanata, simulaciji i planiranju operacija, kranioplastici, optimizaciji doze zračenja pomoću antropomorfnog fantoma te analizi krvnih žila i koštanih struktura.

• 4.1 3D modeli za edukaciju i planiranje
• 4.2 3D model temporalne kosti za trening operacija unutrašnjeg uha
• 4.3 3D model kompleksnog prijeloma karlice za planiranje operacije
• 4.4 3D printanje u rekonstrukciji nakon kraniektomije (kranioplastika)
• 4.5 Optimizacija doze zračenja pomoću 3D štampanog antropomorfnog fantoma
• 4.6 3D modeliranje krvnih žila i koštanih struktura za edukaciju i analizu

3D printani hirurški vodiči i alati povezuju virtuelno planiranje i stvarnu operaciju. Poglavlje obrađuje planiranje i dizajn vodiča, printanje vodiča za bušenje i resekciju, sterilizaciju i testiranje, kliničku primjenu i evaluaciju, standardizaciju i regulativu te buduće pravce razvoja.

• 5.1 Planiranje i dizajn vodiča
• 5.2 Printanje vodiča za bušenje i resekciju
• 5.3 Sterilizacija i testiranje
• 5.4 Klinička primjena i evaluacija
• 5.5 Standardizacija, validacija i regulativa
• 5.6 Budući pravci razvoja

Poglavlje opisuje kako 3D printanje omogućava potpuno prilagođene proteze, ortoze i implantate prema anatomiji svakog pacijenta: od prikupljanja podataka 3D skenerima, fotogrametrijom i medicinskim snimanjem, preko modeliranja u CAD softveru, do izbora tehnike i materijala printanja.

• 6.1 Skeneri i metoda prikupljanja podataka (3D skeneri, fotogrametrija)
• 6.2 Razvoj ortopedskih pomagala
• 6.3 Printanje funkcionalnih i estetskih proteza

Završno stručno poglavlje bavi se održivošću 3D printanja u medicini: validacijom kvalitete printanih dijelova, izborom materijala s manjim ekološkim otiskom, energetskom efikasnošću, ekološkim pristupima u aditivnoj tehnologiji, naprednim alatima za preciznost i manje otpada te budućom integracijom inteligentnih sistema.

• 7.1 Validacija kvalitete printanih dijelova
• 7.2 Energetska efikasnost i digitalna optimizacija
• 7.3 Ekološki pristupi u aditivnoj tehnologiji
• 7.4 Napredni alati za digitalnu preciznost i smanjenje otpada
• 7.5 Edukativna i društvena dimenzija održivosti
• 7.6 Buduće perspektive i integracija inteligentnih sistema

Pregled korištene literature, nakon kojeg slijede recenzije knjige (str. 237).