Применение аддитивных технологий в ветеринарии

Аддитивное производство активно внедряется в ветеринарию, как и в другие отрасли экономики. Только в Соединенных Штатах Америки более 120 000 ветеринаров в настоящее время помогают животным с различными заболеваниями. Поэтому неудивительно, что по мере увеличения количества домашних животных растет и ценность отрасли в целом. Согласно отчету Grand View Research, Inc., ожидается, что к 2028 году мировой рынок ветеринарной деятельности достигнет 114,4 млрд долларов. Однако не только ветеринары заботятся о благополучии наших животных с помощью 3D-печати: коммерческие компании также усердно разрабатывают новые возможности, чтобы помогать животным. Но какие ограничения и возможности 3D-печати в этой области, и какой он - типичный процесс и реализация?

Дизайн протеза нижней челюсти собаки

Использование аддитивного производства ветеринарами

Ни один владелец домашнего любимца не рад, если нужно отвезти своего пушистого друга в ближайшую ветеринарную клинику. Однако, помимо сюрпризов для здоровья часто возникают и другие неприятные истории, такие как огромные затраты, длительное время ожидания протезов или ортезов (среди других необходимых методов лечения) или просто тот факт, что невозможно индивидуализировать ветеринарные препараты для животного. К счастью, с помощью 3D-печати многие из этих проблем могут быть решены. Кроме того, инновации позволили разработать еще больше материалов, отвечающих различным потребностям в этом секторе: например, PEEK для хирургических операций, стоматологические пластики, такие как нейлон, PLA и PVA.

Конкретные применения в ветеринарии

Чтобы более подробно рассказать, как аддитивное производство используется в ветеринарии, сначала необходимо понять традиционные методы. Например, многие из них аналогичны тем, которые используются в медицине человека, иногда вплоть до мельчайших деталей. При этом, несмотря на частично идентичную ДНК, а также другие физические характеристики, мы должны помнить, что некоторые варианты лечения просто невозможны. Часто первым шагом перед операцией или протезированием является сканирование. Поскольку некоторые животные не помещаются в стандартный ветеринарный компьютерный томограф из-за их состояния и других проблем (в частности, связанных с необходимостью лежать неподвижно), первые проблемы уже возникают здесь, и именно тут мы можем увидеть преимущества обращения к 3D-технологиям.

Седация, то есть введение транквилизаторов для успокоения функций центральной нервной системы, может быть использована, но это также связано с большими денежными и временными затратами. С помощью 3D-сканирования исследование может быть выполнено не только быстро, что, в свою очередь, не требует седации, но и с высокой степенью точности. Благодаря тому, что это портативное устройство, можно без проблем сканировать любое животное, в отличие от обычных аппаратов компьютерной томографии, особенно, если речь идет о работе с опасными животными, такими как аллигатор или животными, живущими в воде.

То, что возможно с помощью 3D-сканирования, показывает, вероятно, идеальный пример мистера Стаббса- аллигатора, найденного в полуприцепе в 2013 году. У животного отсутствовал хвост. Хоть это может показаться тривиальным, на самом деле хвост аллигатора используется не только для движения и управления в воде. Жиры, хранящиеся в корне хвоста, вносят значительный вклад в здоровье животного. Чтобы помочь мистеру Стаббсу, Университет Среднего Запада в Глендейле, штат Аризона, использовал 3D-сканер Artec для сканирования хвоста недавно умершего аллигатора. Несмотря на то, что необходимо было адаптировать его к точному размеру мистера Стаббса, 3D-сканирование смогло запечатлеть все детали хвоста, что помогло команде создать новую часть туловища для мистера Стаббса.

Используя классические методы, создание такого точного изображения хвоста, вероятно, было бы невозможно

Лечение может быть индивидуализировано благодаря аддитивному производству

Ветеринары и больницы для животных могут получить широкий спектр преимуществ с использованием аддитивного производства, когда речь идет о лечении животных. Например, его можно использовать для производства протезов, ортопедических изделий, имплантатов, зубных деталей или даже нестандартных моделей, подходящих для предоперационных целей. Преимущества очевидны, учитывая, что из-за различных биологических условий и потребностей разных видов животных количество факторов, которые необходимо учитывать, неизмеримо увеличивается. Анатомия такого вида животных, как, например, собака, сильно отличается от породы к породе: если сравнивать взрослого ньюфаундленда с корги, то более чем очевидно, что индивидуализация лечения необходима.

Ортезы и протезы, напечатанные на 3D-принтере, служат до пяти лет, прежде чем их необходимо заменить. Шины, которые прикрепляются к телу, служат ортопедическим вспомогательным средством, так что суставы, кости или даже мышцы могут быть облегчены, стабилизированы или исправлены. Одним из ярких примеров является 3D-печатный протез, который был сделан для трехмесячной кошки, родившейся с редкой врожденной деформацией грудной стенки.

Доктор ветеринарной медицины Маттео Занфабро обратился к 3D-печати, чтобы помочь решить эту иногда фатальную деформацию костей кошки. Шина, которая была изготовлена из PetG и напечатана на 3D-принтере с помощью Ultimaker S3, была не только индивидуально адаптирована к размеру и деформации котенка, но и могла учитывать рост животного в процессе. Чтобы обеспечить необходимую стабилизацию, шина была закрыта хирургическими проводами, а также снабжена набивкой. И 3D-печать здесь окупилась: после того, как была наложена изготовленная шина, молодая кошка больше не страдала от непереносимости движений.

Напечатанные на 3D-принтере шины, протезы и ортопедические стельки могут не только упростить жизнь животным, но и спасти их

Но это еще не всё. В ходе своей работы группа исследователей из Словацкого технологического университета в Кошице занималась вопросом о преимуществах аддитивного производства в области ветеринарной ортодонтии. На примере 15-месячной собаки лабрадора, которая потеряла зуб, важный для приема пищи, они продемонстрировали возможности использования аддитивного производства. Поскольку этот зуб не вырастет, и имеет решающее значение для предотвращения недоедания, требовалось индивидуальное решение. Тот же зуб, который все еще существовал в челюсти молодой собаки, был отсканирован, и затем изготовлен имплантат с использованием металлической 3D-печати. Одна из причин, по которой в этом случае было выбрано аддитивное производство, заключалась в том, что, с одной стороны, можно было сделать сканирование, а с другой стороны, печать должна была быть очень точной, так как новоиспеченный зуб должен был быть идеально интегрирован в существующий зубной промежуток. После фазы восстановления зуб лабрадора, изготовленный аддитивным способом, стал еще тверже и долговечнее, чем его естественные зубы.

Благодаря зубу, изготовленному с помощью 3D-печати, собака снова начала употреблять пищу без проблем

Кроме того, аддитивное производство в ветеринарии хорошо подходит для создания хирургических и анатомических моделей. Здесь хирургические модели особенно помогают ветеринарам добиться лучших результатов, что в то же время может значительно сократить время операции. В частности, это напечатанные на 3D-принтере шаблоны, которые содержат точные плоскости разреза и отверстия соответствующего пациента-животного, что позволяет хирургам заранее практиковаться. Это подходит не только для сложных и редких операций, но и для ортопедических травм и манипуляций, таких как разрывы крестообразных связок или даже врожденные проблемы с конечностями. Эти трехмерные модели являются преимуществом не только для ветеринаров, но и для студентов и будущих ветврачей и, соответственно, служат для учебных и исследовательских целей.

Когда аддитивное производство применяется в ветеринарии, оно в основном приносит пользу собакам и кошкам, а также курам и коровам. Использовать технологии для более мелких животных гораздо сложнее. Причиной этого является крошечная анатомия, которая делает создание разрезов, а также имплантатов значительно более сложным делом, чем у крупных животных, объясняет нам доктор Джонни Удай.

Что касается процесса, технологий и материалов, используемых в лечении - первым шагом является 3D-сканирование, которое можно выполнить даже с помощью смартфона благодаря специальным приложениям. После того, как сканирование было проведено - либо на территории компании, либо у ветеринара - программное обеспечение используется для разработки цифрового изображения, например, протеза или ортеза. После 3D-печати и постобработки его можно носить напрямую. При использовании технологии FDM/FFF можно использовать многие виды термопластичных полиуретановых пластиков (ТПУ) разной толщины, полипропилен (ПП) и другие материалы.

3D-сканирование с помощью смартфона

Ограничения аддитивного производства в ветеринарии

Хотя преимущества использования аддитивного производства в ветеринарии намного перевешивают проблемы, в этой области все еще существуют ограничения. Например, выбор биосовместимых материалов, которые могут быть стерилизованы одновременно, остается чрезвычайно ограниченным. Кроме того, одной из основных проблем является образование биопленки в имплантатах, изготовленных аддитивным способом. Такая биопленка, представляющая собой своеобразную ассоциацию бактерий, отличается особой стойкостью и трудно поддается удалению.

Итак, какой вывод можно сделать о применении аддитивного производства в области ветеринарии? Благодаря ему уже спасено много жизней животных, и этот список можно продолжать!

В целом, применение аддитивных технологий в ветеринарии является важным шагом в развитии данной отрасли. Они не только позволяют создавать индивидуальные и качественные протезы и имплантаты, но и облегчают процесс диагностики и лечения животных.

Благодаря использованию 3D-печати, 3D-сканирования и других передовых технологий, центр аддитивных технологий 3DVision также успешно помогает решать вопросы в области ветеринарии. Большой выбор материалов и возможность создавать индивидуальные решения позволяют обеспечить максимальное соответствие потребностям пациента – животного.