تقتحم عالم الطب بقوة.. هكذا يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تنقذ حياتك يوماً ما

تخيل أنك تمر بحالة صحية طارئة تحتاج إلى عملية زراعة عضو، فلنقل، على سبيل المثال، قلباً، وتمكنت من وضع اسمك على قائمة المرضى الذين ستُجرى لهم عملية الزراعة، لكنك بعد ذلك تكتشف أن هناك فترة انتظار مدتها ستة أشهر.

يجد عشرات الآلاف من الناس أنفسهم في هذا الوضع العصيب كل عام، لكن الطباعة ثلاثية الأبعاد لديها القدرة على تغيير ذلك إلى الأبد.

وفقاً لما نشره موقع Big Think الأمريكي؛ يُمكن أن تصبح التكنولوجيا مؤثرة مستقبلاً، إذ سيمكن طباعة الأعضاء القابلة للزراعة، ليس فقط بثمن بخس، ولكن أيضاً بالمواصفات التشريحية الدقيقة المناسبة لكل مريض على حدة.

ما هي الابتكارات الأخرى التي يمكن أن توفرها الطباعة ثلاثية الأبعاد للطب والرعاية الصحية؟ لا حدود لذلك، وذلك وفقاً للدكتور تود غولدشتاين، الباحث لدى ذراع دعم المشروعات في شركة Northwell Health، وهي أكبر مزود للرعاية الصحية في ولاية نيويورك الأمريكية، وأحد رواد الصناعة في مجال أبحاث وتطوير الطباعة ثلاثية الأبعاد.

يقول غولدشتاين: "يتعلق الأمر بقدرة الأفراد على الحلم والابتداع بالنسبة لما يريدون استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد فيه. في الوضع الأمثل، نأمل أنه بعد 50 عاماً من الآن سوف تتمكن من الحصول على الأعضاء المطبوعة بالطابعة ثلاثية الأبعاد، حسب الطلب".

لكن، بينما لا يزال الباحثون يعملون على ذلك، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تعمل بالفعل على دعم وتحسين صحة المرضى، من خلال إحداث ثورة في الطب في ثلاثة مجالات رئيسية.

طباعة نماذج واقعية ومخصصة للأعضاء

يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد أخذ الصور الناتجة من التصوير بالرنين المغناطيسي، أو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني أو التصوير بالموجات فوق الصوتية أو التقنيات الأخرى وتحويلها إلى نماذج ثلاثية الأبعاد بالحجم الطبيعي لأعضاء المرضى.

هذه النماذج تساعد الجراحين للتخطيط للتدابير الأفضل لاتباعها أثناء العمليات الجراحية المعقدة، ذلك لأنها تعمل كأدوات ترسم نموذجاً ملموساً للأعضاء الداخلية.

كما أنها تسمح للأطباء بتعديل النماذج لتناسب كل مريض على حدة قبل الجراحة. على سبيل المثال، تستخدم Northwell الطباعة ثلاثية الأبعاد في العديد من التطبيقات السريرية:

• نماذج استئصال الأورام، وهي تسلط الضوء بوضوح على الورم والأنسجة المحيطة به.
• نماذج العظام، وهي مفيدة لقياسات ما قبل الجراحة وضبط الأجهزة الطبية.
• النماذج الوعائية وهي تحدد التشوهات في الأعضاء، والأورام، ومجرى الدم، والصمامات، والأنسجة العضلية، والتكلسات.
• يمكن إنشاء الأدوات اللازمة وزراعة الأسنان في يوم واحد فقط، مما يقلل إلى حد كبير من فترات الانتظار بالنسبة لأطباء الأسنان ومرضاهم في Northwell.

لا يؤدي استخدام نماذج واقعية إلى نتائج صحية أفضل فحسب، بل يُقلص أيضاً المدد التي تستغرقها العمليات الجراحية. ويمنح هذا المرضى وقتاً أقل تحت تأثير التخدير، كما يوفر للمستشفيات مدخرات محتملة بملايين الدولارات على مدى بضع سنوات فقط.

إن القدرة على تخيل كيف ستسير الأمور في العملية قبل إجرائها تساعد على إرضاء المرضى وعائلاتهم. على سبيل المثال ما حدث في حالة برنابي غوبردان، الرجل الذي اكتشف أن ابنه الصغير، أيزايا، كان لديه ورم عدواني في حنكه.

التقى غوبردان مع أستاذة الطب، نيها باتيل، اختصاصية طب الأنف والأذن والحنجرة في مركز كوهين الطبي للأطفال، وهي مستشفى تابع لـ Northwell Health، لمناقشة العملية ومعرفة كيف ستسير بمساعدة نموذج ثلاثي الأبعاد مطبوع.

قال غوبردان:

"الحصول على تصور مطبوعة ثلاثي الأبعاد لحالة ابني كان مفيداً للغاية عند التحدث مع الطبيبة حول الجراحة. لقد كانت الطبيبة قادرة على فعل ما هو أكثر من التحدث حول ما سيفعلونه خلال العملية، لقد أرتني ما سيحدث.

لا يوجد شيء أكثر إثارة للخوف والإجهاد من خضوع طفلك لعملية جراحية. كان هناك العديد من الخيارات التي أطلعتنا عليها الدكتورة باتيل للوصول إلى أفضل طريقة للحفاظ على أسنان أيزايا ومنع إحداث جروح إضافية داخل فمه.

لقد رغبت في الحصول على إجابات عن جميع أسئلتي حتى أكون أقل خوفاً وأكثر استعداداً للتحدث مع ابني حول ما هو مقبل عليه. ومع النموذج الثلاثي الأبعاد، شعرنا بالراحة أكثر".

لسنوات، كانت النماذج الجراحية المطبوعة بالتكنولوجيا ثلاثية الأبعاد باهظة الثمن. الآن، توفر أنظمة أقل تكلفة مثل Formlabs 'Form Cell لمزيد من المستشفيات في جميع أنحاء البلاد إمكانية الوصول لهذه التكنولوجيا، من أجل إنتاج نماذج واقعية خاصة بكل مريض، عادةً في غضون يوم واحد.

الأطراف الاصطناعية ثلاثية الأبعاد

في حين أن الأعضاء المطبوعة بالتكنولوجيا ثلاثية الأبعاد لا يزال أمامها شوط كبير لتقطعه في المستقبل، فتلك تكنولوجيا مناسبة اليوم كلياً لتصنيع الأطراف الاصطناعية.

إن الأطراف الاصطناعية المطبوعة بالتكنولوجيا ثلاثية الأبعاد غالباً ما تكون بأسعار معقولة ومصممة لتناسب مستخدمها بشكل أكبر من نظيراتها التقليدية.

لقد كانت الأطراف التقليدية تمثل مشكلة كبيرة للعديد من العائلات، خاصة تلك التي لديها أطفال ما زالوا في مراحل النمو، وهو ما يجعل الأطراف الاصطناعية غير مناسبة بعد فترة ويضطرون إلى شراء أطراف جديدة.

أحد الإنجازات الحديثة فيما يخص الأطراف الاصطناعية ثلاثية الأبعاد تتجلى في حالة دان لاسكو، وهو جندي سابق من مشاة البحرية كان قد خسر الجزء الأسفل من ساقه اليسرى في أفغانستان، وكان يرغب في ممارسة السباحة مع ساقه الاصطناعية.

لقد كان ارتداء الأطراف الاصطناعية في الماء ممكناً لسنوات، لكنها عادةً ما كانت تبطئ السباحين. فلم يساعد أي طرف صناعي تقليدي في الانتقال بسلاسة من الأرض إلى الماء، أو المساعدة في دفع مرتديها عبر الماء.

لإصلاح ذلك، مولَّت Northwell Health مؤخراً مشروعاً كان يهدف إلى تطوير The Fin وهو أول طرف اصطناعي برمائي حقيقي في العالم. مع The Fin، يستطيع لاسكو ممارسة السباحة والغطس مع عائلته بشكل طبيعي.

يقول لاسكو: "لقد عدت إلى المسبح مع ابنيّ الصغيرين، ولأول مرة تمكنت من الغطس في المسبح معهم".

ستساعد الأطراف الاصطناعية ثلاثية الأبعاد في تحسين الحياة اليومية لما يقرب من مليوني أمريكي فقدوا أحد أطرافهم.

هذا أمر مبشر، لأنه من المتوقع أن تتسبب الزيادة المتوقعة لنسبة المصابين بمرض السكري من النوع الثاني في زيادة عدد مبتوري الأطراف في الولايات المتحدة إلى حد كبير، وفقاً لدراسة نشرت في دورية Archives of Physical Medicine and Rehabilitation.

الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد

لسنوات، صنعت الطابعات ثلاثية الأبعاد منتجات متنوعة: حافظات للهاتف، ولعب الأطفال، وحتى الأسلحة النارية.

ولإنتاج هذه الأغراض، تسخن الآلات المادة الخام، عادةً تكون من البلاستيك، وتبني الغرض المراد طبقة تلو الأخرى، وذلك وفقاً لتصميم معين.

قد تقوم الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد، وهي حقل حديث طوره باحثون من شركة Northwell Health، ذات يوم بالعملية نفسها، ولكن بدلاً من ذلك ستستخدم مادة خاماً من الخلايا الحية تعرف بالحبر الحيوي أو bioink.

قال دانيل غراندي، مدير مختبر بحوث تقويم العظام في معهد Feinstein للبحوث الطبية، وهو أحد أذرع شركة Northwell Health، إنه وفريقه سعوا أولاً لتحقيق عملية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد، عن طريق تعديل الطابعات ثلاثية الأبعاد العادية لكي تقبل الخلايا الحية.

ويوضح غراندي:

"كانت فكرتي الأولية عن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد تستند إلى الدراسات المبكرة التي بحثت في تعديل الطابعات النافثة للحبر، حيث نقوم بدمج الحبر الحيوي الذي يحتوي على خلايا داخل مركبة توصيل. هذا الهيدروجيل يمكن بلورته بعد ذلك أو تصلبه، وذلك بالحرارة أو عند التحفيز بضوء الأشعة فوق البنفسجية، بحيث يمكننا في الواقع تكوين بنية معقدة، ثلاثية الأبعاد، تضم خلايا حية. هذا الهيدروجيل المتصلب قادر على الاحتفاظ بالخلايا على قيد الحياة وقابلة للنمو. كما أنه متوافق حيوياً، بحيث يمكن زرعه بأمان في البشر".

إنه مشروع واعد، ويمكنه أن يغير جذرياً تجربة الرعاية الطبية.

يقول مايكل داولينغ، الرئيس والمدير التنفيذي بشركة Northwell Health: "إمكانات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لا حدود لها تقريباً ولديها القدرة على استبدال العديد من الأجزاء المختلفة من الجسم البشري.

يتصور الباحثون المستقبل بوجود الطابعات ثلاثية الأبعاد في كل غرفة طوارئ، حيث يمكن للأطباء طباعة وزراعة الأعضاء والعظام عند الطلب وإحداث ثورة في طريقة ممارسة الطب".

في الفيديو التالي يشرح الدكتور تود غولدشتاين المزيد عن الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد: