30 anos de materialização:revolucionando a engenharia de saúde para permitir resultados melhores e mais previsíveis para os pacientes

Com a ajuda de software e serviços de análise populacional com base em imagens médicas, os engenheiros anatômicos podem agora testar rapidamente novos dispositivos em centenas de pacientes virtuais, bem como criar modelos de teste físicos representativos. Isso é muito mais rápido do que os métodos tradicionais. É uma alternativa ao teste em cadáveres, que só pode testar um dispositivo na anatomia de uma pessoa específica. Agora, os testes podem ajudar a acelerar a inovação, melhorar o desempenho do dispositivo e provar seus benefícios.

Essa inovação, conhecida como pacientes virtuais, reduz o tempo necessário para lançar um produto no mercado, reduzindo o número de iterações de design. E, no entanto, é apenas uma das ferramentas em mãos para acelerar o processo de pesquisa e design. Ao aumentar a compreensão anatômica, a área médica está no caminho para obter resultados mais seguros e previsíveis.

Materialize fundador e CEO Fried Vancraen segurando um dos primeiros modelos anatômicos já impressos usando Materialize   Mimics.

Como a Materialize está comemorando seu 30º aniversário este ano, estamos dando uma olhada nas inovações mais significativas da história da empresa com uma série de postagens em blog. Para começar, estamos refletindo sobre algumas de nossas inovações médicas como um exemplo de nosso compromisso com um mundo melhor e mais saudável.

Um pivô natural para a área médica

Em 1990, a Materialize começou como um bureau de serviços para fornecer peças impressas em 3D para empresas. A ideia inicial era que, com a impressão 3D, seria possível ter iterações de design mais rápidas durante a fase de prototipagem. Mas logo a missão da Materialise foi além e se estendeu para o campo médico:Materialize CEO e fundador Fried Vancraen percebeu que os arquivos 3D usados ​​para imprimir vários objetos tinham semelhanças únicas com exames médicos.

Para criar uma impressão 3D, o software divide um arquivo de design em fatias finas para instruir a impressora 3D sobre o que fazer em cada camada. Quando Fried observou como os arquivos de impressão 3D eram essencialmente pilhas de fatias muito finas, ele percebeu que esses arquivos são muito semelhantes às tomografias, que são imagens tiradas de pacientes que também são divididas em fatias muito finas.

Este momento luminoso levou à primeira versão de Materializar imitações apenas dois anos após a fundação da empresa. Com este software que conecta dados médicos a impressoras 3D, Materialize pode criar modelos anatômicos com base na anatomia única de um paciente individual. Fried queria que os médicos tivessem uma impressão física da anatomia de seus pacientes, para que eles entendessem melhor os casos complexos. Além disso, por meio da impressão 3D, a criação de dispositivos únicos e personalizados, como implantes e guias para cirurgias, tornou-se uma meta alcançável. Os primeiros casos usando modelos anatômicos foram para pacientes com tumores cerebrais e ajudaram os médicos a ver onde poderiam fazer cortes críticos e precisos sem afetar adversamente as partes preciosas do cérebro ao redor.

Um exemplo de estereolitografia colorida para um modelo anatômico 3D de uma mandíbula de 1996.

Após os modelos anatômicos, Materialize continuou com guias impressos em 3D que poderiam ser usados ​​durante a cirurgia, permitindo que os cirurgiões cortassem e perfurassem os implantes com precisão. O foco inicial em dentistas permitiu que os médicos pudessem planejar um procedimento virtualmente em 3D e imprimir um guia personalizado para traduzir esse planejamento com precisão para seu paciente.

Guias cirúrgicas de joelho personalizadas para permitir cortes precisos para o específico anatomia do paciente junto com outra instrumentação cirúrgica necessária.

Co-criação e parcerias que impulsionam a inovação

O nascimento do Materialize Mimics abriu o caminho para possibilidades desconhecidas. Exemplos de soluções inovadoras incluem modelos anatômicos , guias cirúrgicos odontológicos, guias craniomaxilofaciais e implantes personalizados que contribuíram para mais confiança para os médicos e melhores resultados para os pacientes. Desde o início, Fried acreditava que a cocriação - mentes de diferentes empresas e campos trabalhando em conjunto com nosso software, tecnologia, experiência e especialização - era a chave para a inovação. Além disso, o Mimics foi colocado à disposição de outras empresas para que pudessem realizar suas próprias pesquisas e desenvolvimento. Com essa visão holística do ecossistema de negócios que continua até hoje, a cocriação e as parcerias continuam sendo os pilares de nossa fundação.

Esta fundação tem ajudado muitos de nossos parceiros a escalar de pesquisa e desenvolvimento (P&D) a operações clínicas de alto volume. Algumas empresas usam nosso software para projetar produtos para imprimir e produzir internamente, enquanto outras empresas precisam de uma solução pronta para uso que cubra todo o ciclo de vida do produto, como nossos implantes craniomaxilofaciais (CMF) personalizados oferecidos através do DePuy Synthes TRUMATCH® CMF Soluções .

Na Materialize, nós nos esforçamos para tornar a impressão 3D médica acessível a todos os pesquisadores, engenheiros e médicos, por meio de uma plataforma aberta de software e serviços que ajudam a personalizar o tratamento do paciente.
- Fried Vancrean, CEO e fundador

Cirurgião CMF explicando um plano cirúrgico digital para um paciente com a ajuda de um modelo anatômico impresso em 3D.

Evolução atual

Hoje, existem muitos caminhos de inovação decorrentes de avanços na engenharia médica que incluem planejamento 3D, pacientes virtuais , impressão 3D point-of-care , IA para melhorar o planejamento pré-operatório , e além.

Em particular, os pacientes virtuais percorreram um longo caminho desde apenas uma ideia até se tornarem uma prática padrão quando se trata do processo de desenvolvimento de implantes ortopédicos. Em sua essência, os pacientes virtuais são modelos de computador de pacientes que ajudam a prever a resposta dos pacientes ao tratamento.

No exemplo de Exprt® Revision Hip , DJO Surgical foi capaz de melhorar rapidamente o ajuste do implante com uma variedade de tamanhos de osso diferentes. Isso tudo ao mesmo tempo economizando tempo e dinheiro por meio de um processo iterativo mais rápido com confiabilidade do processo de verificação e validação. Ter essa ferramenta também ajudou os cirurgiões e engenheiros a se comunicarem com mais facilidade por meio de dados que eles pudessem entender. Com tantos benefícios, esse avanço na engenharia médica se tornou facilmente um padrão para DJO Surgical.

A experiência da Materialise em Pesquisa e Desenvolvimento e Design e Engenharia se uniu à pandemia global de hoje quando desenvolvemos e fabricamos um conector NIP impresso em 3D que une equipamentos médicos padrão - uma máscara, um filtro de ar e uma válvula PEEP. Como os pacientes enfrentam graves problemas respiratórios, o hospital UZ Leuven está conduzindo um ensaio clínico para uma solução que preenche a lacuna entre uma máscara de oxigênio simples e a intubação. Nossos engenheiros médicos trabalharam junto com médicos para criar esta solução não invasiva usando nosso know-how em design de dispositivos médicos, processos regulatórios e fabricação médica certificada. Guiados por nossas três décadas de engenharia para impressão 3D, fomos rapidamente capazes de enfrentar a pandemia com soluções impactantes que podiam ser dimensionadas.

Materialize desenvolveu a máscara NIP como uma alternativa não invasiva aos ventiladores durante a pandemia de COVID-19.

Novos horizontes compartilhados por vir

Vemos uma continuação em nossa missão de tornar o atendimento personalizado mais sustentável por meio da automação de processos e melhor integração no ecossistema de saúde digital. À medida que a Materialize avança em tecnologia, esperamos continuar fortes colaborações com outros para abrir novos caminhos no campo médico, trazendo previsibilidade e melhorando o atendimento ao paciente, ao mesmo tempo que reduz o risco. Após 30 anos desenvolvendo aplicativos significativos em toda a área médica, estamos orgulhosos de olhar para trás e ver como nossa tecnologia ajudou a impactar tantas vidas.