הדפסה בתלת ממד: יישומים ברפואה

שודר ביום שלישי 15-06-2021

הדפסת תלת ממד יצרה פריצת דרך משמעותית מדעית וטכנולוגית בעולם הרפואה. ביום עיון מקוון זה, מטרתנו היתה להעשיר את הקהל שלנו בידע מדעי וטכנולוגי על תחום מרתק זה.

כבר בשנות ה 80 נכנסה ההדפסה התלת ממדית לעולם הרפואה. בתחילה הודפסו חלקים עליהם יכלו להתאמן אנשי הרפואה, לימים הודפסו כלי עזר למנתחים וכלים עבור מגוון הליכים רפואיים לרבות כלי עזר לשימוש המטופלים.  כיום מבוצעים בפועל שיקומים אורטופדים המיוצרים בשיטה זו ובנוסף הדפסת איברים בתלת ממד כבר אינה מדע בדיוני וברור לכולם שההדפסה צריכה להיות מותאמת ואישית.

הדפסת תלת ממד יצרה פריצת דרך משמעותית מדעית וטכנולוגית בעולם הרפואה והשאלה היא מה מצפה לנו בקפיצה הטכנולוגית הבאה כששילוב טכנולוגיות מציאות רבודה והדפסה ביולוגית של רקמות חיות כבר כאן.

מטרת יום עיון מקוון זה הינה להעשיר את הקהל שלנו בידע מדעי וטכנולוגי על תחום מרתק זה. להראות את היכולות של טכנולוגיית התלת ממד ברפואה, ולהקנות למתכננים ידע על מגוון הפתרונות.

יום העיון היווה הזדמנות לשמוע מאנשי תכנון כיצד ניתן לגשת לבעיה ואיך ניתן לתכנן פתרון מותאם אישית דרך תהליכי תכנון לחומרים ומוצרים מודפסים, שמענו עוד  מהצוות הרפואי על ההשלכות של AM ברפואה ועל האתגרים שעוד ניצבים לפתחנו.

אהרצאות 
בחסות

 

הרצאות מושב 1

הרצאה 1: הדפסת תלת ממד ברפואה, מאת: פרופ’ שלמה מגדסי, האוניברסיטה העברית

במהלך ההרצאה הוצגה סקירה כללית של של הנעשה בעולם בתחום הדפסת תלת וארבע ממד , עבור יישומים רפואיים, פרמצויטים וביורפואיים.

Shlomo Magdassi is a professor at the Institute of Chemistry of The Hebrew University of Jerusalem and is the Director of the Center for Functional and 3D Printing. His research focuses on materials and their applications in functional inks such as printed electronics, 2D, 3D and 4D printing. He is the author of over 300 publications, the editor of 4 books. He also has about 100 inventions (40 US granted patents, over 300 PCT applications). Based on his inventions, many commercial activities evolved, which led to establishing new start-up companies, licensing agreements and worldwide sales.


הרצאה 2: מהפכת התכנון הטרום ניתוחי וייצור מותאם אישית בעולמות הרפואה,  מאת: מיקי ליברוס , Synergy3DMed
תכן ראשוני לקונספטים ואופטימיזציה משקלית מהווים חלק הולך וגדל מתהליך התכן בכללי ובמיוחד בתכן להדפסה בתלת ממד. INSPIRE הינה תוכנה מבית ALTAIR אשר מנגישה את היכולות הללו למהנדסים בראשית תהליך התכן ולאורכו. יכולותיה כוללות אנליזות סטטיות לינאריות ולא לינאריות, גופים קשיחים, תדרים עצמיים והתפשטויות אשר יכולת להיות מחוברות לאופטימיזציה טופולוגית.בתוכנה מוטמעת יכולת להתחשב בתהליכי עיבוד שונים וכן אפשרות לבדיקה ראשונית של יכולת הייצור. כל הדברים הללו כסביבת עבודה אחת נותן מענה לתכן ראשוני מלא למתכנן בכלל ועבור יצור בריבוד בפרט. ההרצאה הדגימה חלק מיכולות אלה.

מיקי ליברוס מעצב תעשייתי, מנכ”ל חברת סינרגי אר אם לעיצוב ופיתוח מוצרי צריכה ואביזרים כירורגים מותאמים אישית. מרצה ויזם לתכנון וייצור מוצרים פולימרים בטכנולוגיות ייצור קונבציונליות ובהדפסה בתלת ממד.


הרצאה 3:  התמודדות עם אתגרים הנדסיים בייצור משתלי טיטניום, מאת: יאיר שרון, חברת טוביה שרון

יאיר שרון מנכ”ל משותף בחברת שרון טוביה (1982) בע”מ. ניסיון של עשרות שנים בייצור מכלולים מכניים לתחום התעופה , החלל והאלקטרו אופטיקה . משנת 2008 עוסק בריבוד מתכת בטכנולוגית LPBF, מזה כ 3 שנים מתמחה בייצור בטכנולוגית LPBF של משתלים מתוכננים ספציפיים PSI מחומר Ti6Al4V רפואי .

 


הרצאה 4: הדפסה תלת ממדית בכירורגיה – מציאות או חלום? מאת: ד”ר דקל שילה, בי”ח רמב”ם ( ההרצאה לא אושרה לשידור)
ההרצאה עסקה בהדפסה תלת ממדית בתחום הרפואה, שימושים קליניים, יתרונות וחסרונות, פוטנציאל להווה ופוטנציאל עתידי

ד”ר דקל שילה  הינו רופא בכיר במחלקה לכירורגיית פה ולסתות ברמב”ם, חיפה.
הוא בוגר הפקולטה לרפואת שיניים באוניברסיטה העברית, בין השנים 2004-2012 השלים את לימודיו במסלול לתואר דוקטורט כפול, רפואת שיניים (DMD) ודוקטורט בביולוגיה מולקולרית (PhD). בין השנים 2014-2019 השלים בהצלחה תואר מומחה בכירורגית פה ולסתות. לדקל גם מינוי בטכניון במסגרתו הוא מרצה לסטודנטים לרפואה במספר קורסים.
לדקל מעל 40 פרסומים בעיתונים בינלאומיים ו-4 פרקים בספרים. בנוסף הוא זכה במספר פרסים וגרנטים תחרותיים בתחום של יצירת scaffold מתכלה ליצירת עצם. דקל הינו סוקר של מספר כתבי עת בינלאומיים. דקל מרצה על בסיס קבוע בכנסים ברחבי העולם. דקל משלב בין מחקר בסיסי לעבודתו הקלינית והוא מנהל מעבדה ברמב”ם במקביל לתפקידו כרופא בכיר. תחומי העניין הקליניים העיקריים שלו הינם תכנון והדפסה תלת ממדית בכירורגיית פה ולסתות, מומים מולדים וניתוחים אורתוגנטיים. תחומי העניין המחקריים הינם רגנרציה של עצם, הדפסה ביולוגית תלת ממדית וסרטן ראש צוואר.


הרצאה 5: תוכניות הרשות לחדשות למענקים עם דגש על תוכנית המאגדים, מאת: ד”ר טליה בן נריה, ראש תחום מדעי החיים, רשות החדשנות  (ההרצאה לא אושרה לשידור)

Dr. Ben Neria, is the Head of Life Sciences Sector of the Israel Innovation Authority (former Office of the Chief Scientist at the Ministry of Economy) and is  employed  there, in various capacities,  since 1999.

As the head of the Life Sciences Sector, Dr. Ben Neria is in charge of the activities of dozens technical evaluators that investigate the technical feasibility and business potential of applied R&D grant applications from industrial companies and academic groups.

In addition, her responsibilities, in coordination with various entities and several ministries, also include, identifying needs, evaluating options and developing new programs to promote the Life Science sector in Israel. Such involvement with evaluating national needs already started while she was serving as secretary of the National Biotechnology Steering Committee in 1999-2001.

In earlier stages of her career, Dr. Ben Neria spent several years as senior researcher in the Biotech industry.

Dr. Ben Neria holds a Ph.D. from Tel Aviv University.

taly-presentation


הרצאות מושב 2 ( טרם הצפייה יש לקחת בחשבון כי בהרצאות אלו מוצגות תמונות מניתוחים אשר עלולות להיות קשות לחלק מהצופים)

הרצאה 6:  Additive Manufacturing Simulations of Medical Implants, By: Dr. Enrique Escobar de Obaldia, Ansys (ההרצאה לא אושרה לשידור)

Additive Manufacturing (AM) is a novel technology that pushes medical applications by allowing design complexity and weight reduction. In 2019, the medical and dental industry was between those that showed the most significant AM adoption. In orthopedic and dental implants, AM has been proven as a trustful technology since implants can be easily customized and manufactured quickly. Despite the level of innovation, AM of medical implants is a complex technology. For example, prints must closely match human anatomy, requiring accurate and flawless printed parts.

Ansys additive solution offers a comprehensive and scalable software solution that minimizes the risk of defects and ensures a high-quality part. This comprehensive solution spans from design for additive manufacturing (DfAM) through validation, print design, process simulation, and materials exploration. Without simulation, it would be necessary to print each implant and conduct physical tests on them. The presentation focuses on the use of Ansys Additive portfolio in the development of medical AM implants.

 

Enrique Escobar de Obaldia is a senior application engineer at Ansys. He holds a Ph.D. in Civil Engineering from Purdue University and MSc. in Mechanical Engineering from MSU . He has more than ten years of experience in Additive Manufacturing, with a background in mechanical design, FEA, and non-linear material models


הרצאה 7: טכנולוגיות בהדפסה תלת ממדית רפואית תוך דגש על הדפסה ביולוגית, מאת: ד”ר טל קפושה, בי”ח רמבם

עולם הדפסת התלת מימד הוא תחום שמתפתח במהירות בתעשיית הרפואה כמו גם ברוב המגזרים בחיינו. בהרצאה נסקרו שיטות שונות להדפסה תלת ממדית וכן הכלים בהם משתמשים כיום בהדפסה תלת ממדית בעולם הרפואה ומה צופן העתיד.

ד”ר טל קפושה סיים את לימודיו באוניברסיטה העברית בירושלים עם תואר כפול ברפואת שיניים (DMD) ודוקטורט (PhD) באימונולוגיה. כיום מתמחה במחלקה לכירורגיה פה פנים ולסתות במרכז הרפואי רמב”ם בחיפה. ד”ר קפושה מעורב באופן פעיל ביוזמות מחקר קליניות ובסיסיות במרכז הרפואי ובפקולטה לרפואה שבטכניון. תחומי העניין הקליניים והמחקריים שלו הם הנדסת רקמות במכלול המקסילו-פציאלי, הדמיות ותכנון תלת-ממדי כירורגי, והקשר בין המיקרוביום של חלל הפה להתפתחות של סרטן ראש צוואר.


הרצאה 8: מרקמות סייבורג ועד הדפסת איברים- רפואה משקמת בעידן הנדסת הרקמות, מאת: ד”ר אסף שפירא, אוניברסיטת תל אביב ( ההרצאה לא אושרה לשידור)

מחלות לב, ובמיוחד אוטם שריר הלב (או בכינויו העממי “התקף לב”), מהוות גורם תמותה מרכזי בעולם המערבי. במצב של פגיעה לבבית קשה, שריר הלב מתקשה לספק את צרכי הגוף, ולכן במקרים רבים נדרשת השתלת לב ע”מ להציל את חיי החולה. אולם, עקב מחסור בתורמים וסיבוכים הנובעים מדחיית האיבר המושתל מתעורר הצורך בפיתוח אסטרטגיות חדשות לשיקום הלב הפגוע. עיקר המחקר במעבדתנו עוסק בהנדסה ובניה של רקמות לב ורקמות אחרות המהוות תחליפים פונקציונלייים לרקמות/איברים הפגועים. לשם כך, אנו עושים שימוש בחומרים המופקים מהמטופל ובטכנולוגיות מתקדמות כגון הדפסת תלת מימד, שילוב ננו-חלקיקים ורכיבי אלקטרוניקה ועבודה עם תאי גזע כדי להנדס רקמות בעלות תכונות משופרות, ולמטב את יכולתן לשקם את האיבר הפגוע.

Dr. Assaf Shapira is a research associate in the Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research at the Faculty of Life Science at Tel Aviv University, Israel.
His current research focuses on the development of advanced biomaterials and biofabrication techniques, with an emphasis on 3D bioprinting.

 


הרצאה 9: Applications of Metal Additive Manufacturing  in Veterinary Orthopedic Surgery , מאת: גרי מולר, מכון המתכות

The lecture presents the whole production chain from Computed Tomography, planning, design, and manufacturing of implant, to surgery and post-surgery follow-up. All presented materials, are based on the practical experience of the Israel Institute of Metals, which includes veterinary surgical cases that are unique not only for Israel, but also for the world surgical practice. Engineers from the Israel Institute of Metals took part in all stages of the implantation preparation, and participated as consultants in the surgical operation. The interactive presentation will allow us to adapt the lecture to the audience during the presentation.
Interactive optional topics:
– 3D printed PSI for human
– SEBM additive manufacturing technology
– Software solutions for 3D printed veterinary PSI
– Computed Tomography segmentation parameters
– Unique engineering solutions for 3D printed veterinary PSI
– Post processing of 3D printed PSI
– Topology optimization of 3D printed PSI

 Gary Muller-Kamskii Research Engineer at Israeli Institute of Metals, Technion R&D Foundation Ltd.
Instructor of the course “Additive Manufacturing for engineers”, Technion.
Certificated operator of EBM (Arcam A2X), SLM&SLS (EOS M290) and Binder Jetting (ExOne M-Flex) having over 7 years of experience in additive manufacturing.
Research and applicative work in the frame of national projects, including design and optimization of biomedical titanium implants and ceramic ultra-light space telescope mirrors.
Author and co-author of over 10 scientific publications with the focus on additive manufacturing.


:וועדת היגוי הכנס

פרופ’ עדין שטרן , חבר הנהלת ענף ריבוד איגוד מהנדסי כימיה וכימאים בלשכת המהנדסים. ובד כיום במחלקה להנדסת חומרים באוניברסיטת בן-גוריון בנגב ובבית הספר להנדסת מכונות במכללה האקדמית להנדסה אפקה תל אביב.

ד”ר גיא בן חמו, יו”ר ענף טכנולוגיות יצור איגוד מהנדסי מכונות, חלל ותעופה בלשכת המהנדסים וראש המחלקה להנדסת מכונות, המכללה האקדמית להנדסה סמי שמעון, קמפוס אשדוד.