Razi Journal of Medical Sciences

fa فناوری چاپ سه بعدی و ساخت افزایشی: مروری بر کاربردهای زیست پزشکی 3D Printing Technology and Additive Manufacturing: a Review of Biomedical Application مهندسی علوم Biotechnology مروري review article <div style="text-align: justify;">زمینه و هدف: تفاوت شرایط بالینی و آناتومی هر بیمار از یک سو و دسترسی به داده های دیجیتال پزشکی از سوی دیگر باعث میشود تا کاربردهای فناوری ساخت افزایشی (چاپ سه بعدی) روز به روز در دنیای پزشکی گسترش و شکوفایی بیشتری پیدا کند. امکان ساخت قطعات متناسب با بیمار در هر سطح از پیچیدگی هندسی با مواد مختلف (از طیف وسیعی از مواد سخت و نرم) با هزینه متعارف، از مزایای این روش است که باعث شده تا متخصصان مختلف پزشکی از فناوری ساخت افزایشی در سطوح مختلف تشخیصی و درمانی بهره ببرند. توسعه سریع این کاربردها به حدی است که ایجاد یک واحد ساخت افزایشی مستقل با همکاری پزشکان با تخصصهای مختلف در بیمارستانها دور از ذهن نیست (و در برخی از مراکز درمانی این امر قبلاً آغاز شده است). لذا، با توجه به گسترش قابل توجه حوزه ساخت افزایشی در پزشکی، در این مقاله به بررسی مزایا و معایب آن پرداخته شده، و کاربرد و توسعه فناوری چاپ سه بعدی در سفارشیسازی تجهیزات پزشکی و توانبخشی، ایمپلنتها و پروتزها بررسی شده است. روش کار: روش جستجوی استاندارد مقالات نمایه شده در پایگاه دادههای لاتین و فارسیScience direct, Scopus, PubMed, Google Scholar و ISC استفاده گردید. معیار ارزیابی و انتخاب، مقالاتی بود که در حوزه کاربرد زیست پزشکی با فناوری ساخت افزایشی بین سال‌های 2015 تا 2023 قرار داده شد و در نهایت 40 مقاله مورد مطالعه و مرور قرار گرفت. یافته‌ها: نتیجه مطالعات انجام شده نشان داد که فرآیند ساخت افزایشی در ساخت انواع ایمپلنتهای توسعه یافته مانند مفصل زانو، جوش دهنده های مهرههای کمری، جناغ سینه، ستون فقرات، مفصل ران، براکت مفصل زانو و نیز در تولید پروتزهایی مانند گوش، بینی، دندانها، استخوان دست و پا که دارای خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب بوده و با بدن بیمار سازگاری کامل دارند، مورد استفاده قرار گرفتهاند. از فناوری چاپ سه بعدی در ساخت تجهیزات توانبخشی و انواع ارتز نیز استفاده میشود. نباید نقش بسیار پررنگ این فناوری در آموزش پزشکی و توجیه بیماران و خانوادههای آنها را فراموش کرد. نتیجه‌گیری: فناوری ساخت افزایشی میتواند تولید قطعات پیچیده با تنوع ساختار را آسانتر و سریعتر با هزینه کمتر در مقایسه با روشهای سنتی فراهم کند. استفاده از این فناوری معجزهآسا در بخش آموزش پزشکی، داروسازی و دارورسانی، مهندسی بافت و ساخت اندام، ساخت ابزارها و تجهیزات پزشکی انقلاب بزرگی در زمینه پزشکی و زیست پزشکی به همراه خواهد داشت که میتواند جان بسیاری از بیماران را نجات دهد. بسیاری از متخصصان پزشکی از چاپ سه بعدی در کارهای تشخیصی و درمانی خود استفاده میکنند. </div> <div style="text-align: justify;">Background & Aims: Different from reduction manufacturing and equal manufacturing, 3D printing is an additive manufacturing method, which transforms 3D model into 2D cross-section data to form entity layer by layer. This makes its processing not limited by complexity of the design model and number of the manufacturing products. It is very suitable for the medical field with high customization requirements. The difference in the clinical conditions and anatomy of each patient, on the one hand, and the the availability of the medical-digital data, on the other hand, enforced the daily expansion and progressive flourishing of the Additive Manufacturing (AM) technology (3D printing) applications in the medical world. The possibility of manufacturing patient-specific pieces with any geometrical complexities out of different materials )from a wide range of hard and soft materials( with a conventional cost is one of the advantages of this method, which has led various medical specialists to benefit from AM technology at different diagnostic and therapeutic levels. AM technologies, namely fused deposition modelling (FDM), stereolithography (SLA), polyjet process, selective laser sintering (SLS), 3D inkjet printing and DLP, are increasingly applicable for various biomedical applications respect to various parameters including the fabricated prototype, required time to develop each prototype, ability to process different raw materials, repeatability, resolution and high accuracy. The rapid development of these applications is such that it is not far-fetched to estblish a separate AM unit in collaboration with physications of various specialties in hospitals (and in some medical centers this has already begun). This technology in the medical field, is increasingly used in a wide range of clinical applications, including guide templates, preoperative models, the implant, human tissue, organs, etc. Therefore, due to the significant expansion of the AM field in medicine, in this article, its advantages and disadvantages have been investigated, and the applications and development of AM technology in the customization of medical and rehabilitation equipments, implants and prostheses have been investigated. Methods: Standard search method was used in Persian and English databases, namely Science direct, Scopus, PubMed, Google Scholar and ISC.The evaluation and selection criterion was the articles that were placed in the field of biomedical application with additive manufacturing technology between 2015 and 2023, and finally 40 articles were studied and reviewed. Results: The results of the conducted studies showed that AM technology is used in the manufacturing of all kinds of advanced implants such as knee joint, lumbar vertebrae welder, sternum, spine, hip joint, knee joint bracket. Thanks to this technology, it allows an accurate manufacturing specific to the patient with biocompatible. With successful surgical imaging, anatomical information of the patient is obtained, a digital model is created, and complications and errors that may occur in the placement of the implant are prevented. In addition, implants produced specifically for the patient's anatomy increase the chance of success. In addition, it can support tissue regeneration depending on the regeneration and growth factors of cells. Furthermore, implants produced with AM can have high fatigue strength and high corrosion resistance. The 3D printer enables the production of prostheses that have the desired mechanical and physical properties and are fully compatible with the patient in a short time. Realistic, suitable for the patient's anatomy, and close to the original mechanical properties, prostheses are produced for the ear, nose, teeth, bone, hand and foot. In addition, using the multi-material printing approach, it is possible to adjust the skin tone of the person who will use the prosthesis in accordance with the skin pigmentation. Furthermore, 3D printing technology is used in manufacturing rehabilitation equipments and various orthosis. Application of this technology of rehabilitation equipment is mainly taken in orthopedics, and hearing aids and so on. The prominent role of this technology in medical education and orientation of the patients and their families should not be forgotten. Conclusion: AM technology can provide the production of complex pieces with a variety of structures simpler and faster at a lower expenses compared to traditional methods. It is especially used in the biomedical field thanks to its advantages, and it is preferred for different applications in this field every day. Some of these applications are included as surgical applications using biomodels or templates, modelling and imaging for a better understanding of diseases, manufacturing medical devices and equipment, patient-specific implant and prosthesis applications, vet medicine applications, tissue engineering applications, pharmaceutical industry applications, organ bioprinting which is currently in the testing stage. 3D printing technology will bring an excessive revolution in the field of medicine and biomedicine, which can save the lives of many patients. Many medical professionals use 3D printing in their diagnostic and therapeutic work. Thanks to the use of AM technology especially in the modelling and diagnosis of diseases, it is possible to model, diagnose and monitor the course of cancer which is one of the health problems of our age.  </div> ساخت افزایشی, چاپ سه بعدی, تجهیزات پزشکی, کاربردهای زیست پزشکی Additive manufacturing, 3D printing Technology, rehabilitation Equipment, Biomedical applications 1 17 http://rjms.iums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-8023-1&slc_lang=fa&sid=1 Sheida Esmaielzadeh شیدا اسمعیل زاده esmaielzadehsheida@yahoo.com 3900319475328460088546 3900319475328460088546 Yes Associate Professor, Department of Chemistry, Darab branch, Islamic Azad University, Darab, Iran; Sadra Additive Manufacturing Laboratory, Chemical, Petroleum & Polymer Engineering Research Center, Shiraz branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran دانشیار، گروه شیمی، واحد داراب، دانشگاه آزاد اسلامی، داراب، ایران؛ و آزمایشگاه ساخت افزایشی صدرا، مرکز تحقیقات مهندسی شیمی، نفت و پلیمر، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران Mahsa Vaghefi مهسا واقفی 3900319475328460088547 3900319475328460088547 No Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran; Sadra Additive Manufacturing Laboratory, Chemical, Petroleum & Polymer Engineering Research Center, Shiraz, Iran استادیار مهندسی پزشکی، گروه مهندسی برق، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران؛ و آزمایشگاه ساخت افزایشی صدرا، مرکز تحقیقات مهندسی شیمی، نفت و پلیمر، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران Banafsheh Esmaeilzadeh بنفشه اسمعیل زاده 3900319475328460088548 3900319475328460088548 No Associate Professor, Department of Anatomy, School of Medicine, Bushehr University of Medical Sciences, Bushehr, Iran دانشیار، گروه علوم تشریحی و پاتولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بوشهر، بوشهر، ایران Mohammad Sadegh Tavallali محمد صادق توللی 3900319475328460088549 3900319475328460088549 No Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran; Sadra Additive Manufacturing Laboratory, Chemical, Petroleum & Polymer Engineering Research Center, Shiraz, Iran استادیار، گروه مهندسی شیمی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران؛ و آزمایشگاه ساخت افزایشی صدرا، مرکز تحقیقات مهندسی شیمی، نفت و پلیمر، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران