L'impression 3D est prête à s'attaquer aux implants corporels en plastique

Après qu'un accident a laissé une femme de 40 ans en Suède avec une grave blessure à la tête à la fin de l'année dernière, elle a reçu un implant imprimé en 3D fabriqué à partir d'un plastique appelé PEEK pour réparer son crâne.

C'était la première fois qu'un hôpital concevait et imprimait en 3D un implant de ce type sur site, et cela pourrait constituer un tournant pour l'impression 3D dans le domaine des soins médicaux.

"Pour autant que nous sachions, nous sommes les premiers au monde à fabriquer des implants 3D entièrement dans un hôpital, ce qui signifie que les implants seront mieux adaptés aux patients, dès le début", déclare Einar Heiberg Brandt, ingénieur médical en physiologie clinique. à l'hôpital universitaire de Skåne, en Suède. "Cela conduira à des chirurgies plus rapides et à moins de complications."

L'impression 3D en milieu hospitalier en est encore à ses débuts, mais elle est très prometteuse, conviennent les experts du secteur. Bien que l'impression 3D soit utilisée dans les soins de santé depuis plus d'une décennie pour fabriquer des implants en titane et en acier inoxydable, le plastique PEEK élargit les possibilités pour la technologie de sortir des ateliers des fabricants de dispositifs médicaux et d'entrer dans les laboratoires des hôpitaux et des cliniques du monde entier.

En fait, les installations médicales représentent un vaste nouveau marché pour l'impression 3D. Le segment de la santé de l'industrie de l'impression 3D, qui comprend les produits pharmaceutiques dentaires et imprimés en 3D, est actuellement évalué à près de 3 milliards de dollars.

Impression 3D dans les hôpitaux

Des institutions, telles que la Mayo Clinic dans le Minnesota et les hôpitaux VA à l'échelle nationale, disposent de vastes laboratoires d'impression 3D. Le travail y est principalement imprimé en 3D spécifique au patient modèles médicaux, des outils de formation chirurgicale et des appareils orthopédiques. Cependant, dans un avenir pas trop lointain, ces hôpitaux pourraient imprimer en 3D des implants spécifiques au patient en PEEK pour tous les types de chirurgies.

L'utilisation d'une imprimante 3D et d'un filament PEEK apporte une longue liste d'avantages aux hôpitaux, tout en rencontrant des obstacles importants. La méthode, comparée aux méthodes traditionnelles de fabrication des dispositifs médicaux, à savoir l'usinage et le moulage par injection, peut être effectuée sur place au point de service. Cela signifie des implants plus rapides, des coûts réduits et une coordination plus étroite entre le chirurgien et les techniciens produisant l'implant.

En utilisant les données du patient issues des scanners et des radiographies, les hôpitaux peuvent imprimer en 3D un implant personnalisé qui s'adapte précisément à l'espace du défaut.

Des études montrent que les implants spécifiques au patient raccourcissent la durée de la chirurgie, réduisent les risques d'infection, entraînent de meilleurs résultats et réduisent considérablement la durée d'un séjour à l'hôpital. L'impression 3D des implants selon les besoins évite également à l'hôpital d'avoir à tenir un inventaire d'implants coûteux à portée de main.

Bien qu'à ce jour, aucun implant PEEK imprimé en 3D ne soit fabriqué dans les hôpitaux approuvés par la FDA, cela pourrait bientôt changer.

Une start-up allemande spécialisée dans les implants crâniens PEEK imprimés en 3D, Kumovis, dit qu'il franchit les derniers obstacles dans le processus d'approbation de la FDA.

"Il y a beaucoup d'enthousiasme autour de l'impression 3D sur site dans les hôpitaux et des projets qui stimulent la fabrication sur le lieu de soins et montrent ce qui est possible", déclare Miriam Haerst, co-fondatrice et co-PDG de Kumovis.

Basé en Caroline du Sud Systèmes 3D, l'un des plus anciens et des plus grands fabricants d'imprimantes 3D au monde, a récemment annoncé son intention d'acquérir Kumovis afin de passer de implants métalliques aux implants PEEK au point de service.

"Alors que la technologie [d'impression 3D] devient plus conviviale pour les professionnels de la santé, davantage d'hôpitaux seront en mesure de mettre en œuvre des solutions de bout en bout pour une chirurgie personnalisée", a déclaré Gautam Gupta, vice-président et directeur général de la pratique des dispositifs médicaux de 3D Systems. "Cela perturbera les modèles de soins de santé existants, améliorera la qualité des soins et, surtout, sauvera plus de vies."

L'acquisition de Kumovis s'intègre parfaitement dans l'activité de soins de santé établie de 3D Systems et ajoute un nouvel accent sur la décentralisation de la production d'implants médicaux.

«Le transfert de la fabrication vers les hôpitaux changera la donne en ce qui concerne la disponibilité des implants», déclare Haerst.

Cependant, pour que les hôpitaux deviennent des fabricants, il faut du personnel technique et d'ingénierie, des processus réglementaires et de l'équipement. Cela pourrait être géré sur place dans le cadre d'un accord de coopération par les fabricants actuels de dispositifs médicaux, explique Haerst.

Plastique PEEK contre titane pour les implants

Le PEEK a été approuvé par la FDA en tant que matériau d'implant pendant des années lorsqu'il est usiné, mais pas encore lorsqu'il est imprimé en 3D. Bien que le PEEK soit utilisé dans de nombreux implants sur le marché aujourd'hui, des cages vertébrales aux articulations de la cheville, le PEEK imprimé en 3D doit encore prouver qu'il a les mêmes propriétés de port de poids et d'usure que le PEEK fraisé ou moulé.

Dans l'ensemble, ce matériau biocompatible présente plusieurs avantages perçus par rapport à l'acier inoxydable et au titane : il est léger, perméable aux ultrasons et pratiquement invisible aux scanners et IRM permettant un meilleur suivi post-opératoire.

Au fil des ans, le titane imprimé en 3D a acquis la réputation d'une meilleure intégration osseuse et des milliers d'implants articulaires et rachidiens sont imprimés en 3D chaque année par de grands fabricants, tels que Stryker. Mais le PEEK a changé, déclare Marc Knebel, responsable des systèmes médicaux chez Evonik, qui fabrique du PEEK pour l'impression 3D ainsi que le moulage par injection et le fraisage.

"Aujourd'hui, le PEEK peut être conçu avec des additifs pour obtenir de nouvelles fonctionnalités, telles qu'une meilleure ostéointégration", explique Knebel. « Nous travaillons déjà avec quelques hôpitaux sur [des implants imprimés en 3D]. Les premiers seront actifs dans les cinq prochaines années.

Un laboratoire d'impression 3D situé à côté de la salle d'opération prêt à produire des implants individualisés conçus à partir des données des patients à tout moment est encore loin. Des obstacles réglementaires subsistent, des études cliniques sont toujours en cours et l'adhésion des hôpitaux prendra du temps. Ce que nous voyons aujourd'hui, cependant, ce sont les innovateurs qui font les premiers pas.