توسعه پلتفرم طراحی و ساخت ایمپلنت‌های تیتانیومی جایگزین استخوان

محققان دانشگاه صنعتی شریف برای اولین بار در کشور موفق به توسعه پلتفرم طراحی و ساخت ایمپلنت‌های سفارشی تیتانیومی جایگزین استخوان شدند.

ایمپلنت‌های سفارشی، کاشتنی‌های جراحی هستند که برای بیمارانی که به دلایلی نظیر تفاوت‌های آناتومیکی، بدشکلی‌های استخوانی یا آسیب‌های خاص قادر به استفاده از ایمپلنت‌های متداول نیستند طراحی و ساخته می‌شوند.

باوجود رشد سریع کاربرد ایمپلنت های سفارشی در جهان طی سال‌های اخیر، این فناوری تاکنون در کشور به‌صورت استاندارد و مطمئن توسعه نیافته و فعالیتهای انجام شده اغلب به‌صورت پژوهشی و پراکنده بوده است. به گونه‌ای که بیماران نیازمند کشور مجبور به تهیه این ایمپلنت‌ها از خارج کشور بوده‌اند و اغلب به‌دلیل هزینه‌های گزاف امکان بهره‌مندی از آنها را نداشته‌اند.

هزینه خرید هر ایمپلنت سفارشی فک و صورت از خارج از کشور در حدود ۶ هزار دلار و هزینه خرید هر پروتز سفارشی برای مفاصل هیپ و زانو بیش از ۱۰ هزار دلار است که در مقایسه با ایمپلنت‌های غیرسفارشی به مراتب گران تر است.

با توجه به نیازهای گسترده بیماران کشور و نیز منطقه، طرح توسعه پلتفرم طراحی و ساخت ایمپلنت‌های سفارشی تیتانیومی جایگزین استخوان برای نخستین بار در کشور و توسط محققان دانشگاه صنعتی شریف انجام شد.

ر این پلتفرم، بهینه‌سازی و استانداردسازی تمامی مراحل فرآیند طراحی و ساخت ایمپلنت‌های سفارشی تیتانیومی جایگزین استخوان مورد توجه قرار گرفته است تا بتوان این محصول را به‌صورت خدمتی مطمئن از نظر ایمنی و کارآیی، و نیز با مستندسازی مطابق دستورالعمل‌های لوازم پزشکی، در اختیار بیماران قرار داد.

اهمیت پلتفرم طراحی و ساخت ایمپلنت‌های سفارشی

به گزارش روز شنبه روابط عمومی دانشگاه صنعتی شریف،‌ فرزام فرهمند عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف و مجری این طرح گفت: نکته قابل توجه در موضوع تولید ایمپلنت سفارشی این است که در آن هر محصول به‌صورت اختصاصی و با توجه به ویژگی‌های یک بیمار خاص طراحی و ساخته می‌شود و لذا با محصول دیگر متفاوت است. از اینرو، برخلاف حالت متداول تولید صنعتی که در آن محصول استانداردسازی می‌شود، در تولید سفارشی نمی‌توان محصول را استانداردسازی کرد بلکه باید زنجیره فرآیندی تولید استانداردسازی شود.

وی ادامه داد: بر این اساس، پروژه «توسعه پلتفرم طراحی و ساخت ایمپلنت‌های سفارشی تیتانیومی جایگزین استخوان» از فروردین‌ ۱۳۹۸ تا شهریور۱۴۰۱ و با حمایت معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در مرکز تحقیقات فناوری‌های توانبخشی موفقیان دانشگاه صنعتی شریف انجام شده است.

این محقق یادآور شد: در این طرح، تمام مراحل طراحی، ساخت و عملیات تکمیلی ایمپلنت‌های سفارشی تیتانیومی مورد مطالعه، مدل‌سازی، تحلیل و تست قرار گرفته و زنجیره فرآیندی تولید شامل طراحی مفهومی و تفصیلی، ساخت افزایشی بر اساس روش SLM، عملیات تکمیلی سطحی و حرارتی، و پردازش‌های نهایی نظیر شست و شو و استریل بهینه‌سازی، استانداردسازی و مستندسازی شده است. همچنین، بازرسی‌های دوره‌ای و آزمون‌های کنترل کیفی غیرمخرب برای کلیه مراحل تولید پیش‌بینی و طراحی شده‌اند تا از ایمنی و کارآیی محصول اطمینان حاصل شود.

فرهمند افزود: ضمن اینکه فرآیندهای پیگیری بالینی و الگو برداری مورد توجه قرار گرفته‌اند تا از تجربیات پیشین در فرآیند طراحی و ساخت ایمپلنت‌های جدید استفاده شود، بدین ترتیب پلتفرمی توسعه یافته است که قادر است انواع مختلف ایمپلنت‌های سفارشی تیتانیومی را برای بیماران نیازمند کشور و منطقه تولید کرده و ایمنی و کارایی محصولات را بر اساس استانداردهای بین‌المللی تضمین کند.

وی همچنین گفت: با توجه به ماهیت چند رشته‌ای پروژه، کارشناسان و متخصصانی با تخصص‌های متنوع در حوزه‌های بیومکانیک، طراحی، ساخت و تولید و مواد و متالورژی در این پروژه مشارکت داشته‌اند که از جمله می‌توان به مراد کریم‌پور، احسان عبداللهی، مائده بهادران، امیرحسین جباری، محمد خوشکلام، سعید علیپور و غزاله مرادخانی در این طرح همکاری داشتند.

جراحی فک و صورت و جراحی ارتوپدی کاربرد اصلی این ایمپلنت‌های تیتانیومی

عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک در خصوص کاربرد این ایمپلنت‌ها اظهار داشت: ایمپلنت‌های سفارشی جایگزین استخوان از کاربردهای وسیعی در انواع مختلف جراحی، بخصوص جراحی فک و صورت و جراحی ارتوپدی برخوردارند. پلتفرم توسعه یافته در این پروژه قادر است انواع مختلف این ایمپلنت‌ها شامل؛ ایمپلنت‌های مفصلی و غیرمفصلی، ایمپلنت‌های سیمانی و غیرسیمانی (اتصال مستقیم ایمپلنت و استخوان)، ایمپلنت‌های سالید و متخلخل و ایمپلنت‌های متحمل بارهای مکانیکی کوچک، متوسط (نظیر نیروی بایت) و بزرگ (نظیر نیروی وزن) را به‌صورت بهینه و استاندارد طراحی و تولید نماید.

فرهمند یادآور شد: این پلتفرم هم‌اکنون به‌صورت محدود تجاری‌سازی شده است و خدمات آن در اختیار جراحان و بیمارستان‌های منتخب قرار می‌گیرد. به‌طوری‌که تاکنون ایمپلنت‌های سفارشی در انواع مندیبل پارشیال و کامل، جمجمه، زایگوماتیک و کف چشم، تمپورال و لبه اوربیت، انگل فک، و مخروط‌های فمور و تیبیا برای جراحی تعویض مفصل زانو به‌صورت اختصاصی برای بیماران تولید شده و در ۲۵ عمل جراحی مورد استفاده قرار گرفته‌اند که نتایج آنها کاملا موفقیت‌آمیز بوده است.

وی تاکید کرد: انتظار می‌رود که با سرمایه گذاری مناسب و افزایش ظرفیت تولید، این پلتفرم به‌صورت کامل تجاری شده و بتواند نیازهای بیماران سراسر کشور را به انواع ایمپلنت‌های سفارشی تامین کند.