كيف يستفيد الطب البيطري من التصنيع الإضافي

يعتبرون أفضل صديق للإنسان ويحتلون مكانًا كبيرًا في قلوبنا وأحيانًا على أريكتنا: نحن نتحدث بالطبع عن الحيوانات، وخاصة الحيوانات الأليفة. منذ بداية الزمن، عاش البشر مع الحيوانات واستمر هذا حتى يومنا هذا. أكثر أنواع الحيوانات شيوعًا هي الكلاب والقطط والأسماك والطيور، وقد زاد عدد الحيوانات في المنزل لعام 2016 مقارنة بعام 2020 بشكل ملحوظ. بينما كان هناك 76.8 مليون كلب و58.4 مليون قطة تم تبنيها حول العالم في عام 2016، ارتفع هذا الرقم إلى 83.7 مليون كلب و60 مليون قطة بعد أربع سنوات فقط. يمكن أن تُعزى هذه الزيادة في جزء كبير منها إلى جائحة كورونا الذي بدأ في ذلك الوقت وعمليات الإغلاق العالمية المرتبطة به، حيث سمحت ترتيبات المكاتب المنزلية للعمال على وجه الخصوص بقضاء المزيد من الوقت مع حيوان أليف. لكن،

لا يخفى على أحد أن التصنيع الإضافي قد ثبت أن له فوائد في عدد من القطاعات، بما في ذلك الطب البيطري. بالنظر إلى أن الطب البيطري يمثل جزءًا كبيرًا ومتزايدًا من الاقتصاد، فمن السهل معرفة سبب استخدام التصنيع الإضافي هناك. في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها، يمارس أكثر من 120.000 طبيب بيطري حاليًا مهنتهم لمساعدة الحيوانات في مختلف الحالات والظروف الطبية. لا عجب إذن أنه مع زيادة عدد الحيوانات الأليفة، تزداد قيمة الصناعة ككل. وفقًا لتقرير صادر عن Grand View Research، Inc. ، من المتوقع أن يصل السوق العالمي للأنشطة البيطرية إلى 114.4 مليار دولار بحلول عام 2028. الآن، ومع ذلك، لا يوجد فقط الأطباء البيطريون الذين يعتنون برفاهية حيواناتنا باستخدام للطباعة ثلاثية الأبعاد، لكن الشركات التجارية تعمل بجد أيضًا على تطوير تطبيقات جديدة حتى تكون قادرة أيضًا على مساعدة الحيوانات. ولكن ما هي حدود وإمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد في هذا المجال وما هي العملية النموذجية والتنفيذ؟

استخدام التصنيع المضاف من قبل الأطباء البيطريين

لا يسعد أي صاحب حيوان أليف عندما يأخذ صديقه الحيواني إلى أقرب عيادة بيطرية. بالإضافة إلى المفاجآت الصحية السيئة، غالبًا ما توجد قصص رعب أخرى، مثل التكاليف الباهظة، وأوقات الانتظار الطويلة للأطراف الاصطناعية أو أجهزة تقويم العظام (من بين العلاجات الضرورية الأخرى) أو ببساطة حقيقة أنه لا يمكن تخصيص المنتجات البيطرية بشكل فردي. حيوان. لحسن الحظ، يمكن معالجة العديد من هذه المشكلات باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. علاوة على ذلك، مكنت الابتكارات في التطورات المادية من تطوير المزيد من المواد التي تلبي الاحتياجات المختلفة في هذا القطاع. وبالتالي، تتيح المواد العديد من المزايا مثل انخفاض التكاليف وتقليل أوقات الانتظار وأيضًا درجة عالية من التخصيص. لكن، يمكن للنهج المبتكرة أيضًا تشكيل وتبسيط الخطوات الفردية التي يمر بها مريض الحيوان عند زيارة الطبيب البيطري الذي يستخدم التصنيع الإضافي. كقاعدة عامة، تجد مواد مثل PEEK PEKK وللأنشطة الجراحية مواد بلاستيكية للأسنان مثل النايلون PLA PVA، على سبيل المثال، تطبيقها بين الأطباء البيطريين الذين يستخدمون AM.

تطبيقات الخرسانة في الطب البيطري

للتعمق أكثر في كيفية استخدام التصنيع الإضافي في الطب البيطري، من الضروري أولاً فهم الطرق التقليدية. على سبيل المثال، تتشابه العديد من الطرق التقليدية التي يستخدمها الأطباء البيطريون في العلاج مع تلك المستخدمة في الطب البشري، وأحيانًا تصل إلى أدق التفاصيل. ومع ذلك، على الرغم من تطابق الحمض النووي جزئيًا وكذلك الخصائص الفيزيائية الأخرى، يجب أن نتذكر أن بعض خيارات العلاج غير ممكنة ببساطة. غالبًا ما تكون الخطوة الأولى قبل إجراء عملية جراحية أو إجراء بدلة تعويضية هي الفحص. نظرًا لأن بعض الحيوانات لا تتلاءم مع ماسح التصوير المقطعي المحوسب البيطري القياسي نظرًا لظروفها وغيرها من المشكلات (لا سيما المتعلقة بالقدرة على الاستلقاء)، فإن التحديات الأولى تحدث بالفعل هنا وهنا يمكننا رؤية فوائد التحول إلى التقنيات ثلاثية الأبعاد.

يمكن استخدام التهدئة – أي إعطاء المهدئات لتهدئة وظائف الجهاز العصبي المركزي – ولكن هذا يرتبط أيضًا بارتفاع التكاليف وقضاء الوقت. باستخدام المسح ثلاثي الأبعاد، لا يمكن إجراء المسح بسرعة فقط، والذي بدوره لا يتطلب تخدير، ولكن يمكن إجراؤه أيضًا بدرجة عالية من الدقة. نظرًا لحقيقة أن هذا جهاز محمول، فمن الممكن إجراء مسح ضوئي لأي نوع من الحيوانات دون أي مشاكل، على عكس آلات الفحص بالأشعة المقطعية التقليدية – على أبعد تقدير مع الحيوانات الخطرة مثل التمساح أو الحيوانات التي تعيش في الماء، فإن التصوير المقطعي المحوسب الكلاسيكي سيكون لقد فشلت بالفعل.

ما هو ممكن من خلال المسح ثلاثي الأبعاد يظهر من خلال المثال المثالي على الأرجح للسيد ستباس، التمساح. تم العثور على التمساح في نصف شاحنة في عام 2013، وكان يفتقد ذيله. على الرغم من أن هذا قد يبدو تافهًا، إلا أن ذيل التمساح في الواقع لا يستخدم فقط للحركة والتوجيه في الماء، ولكن يتم أيضًا تخزين الدهون في جذره، مما يساهم بشكل كبير في صحة الحيوان. من أجل مساعدة السيد ستباس، استخدمت جامعة الغرب الأوسط في فليندال، أريزونا، ماسحًا ضوئيًا ثلاثي الأبعاد Artec لمسح ذيل تمساح متوفى مؤخرًا. على الرغم من أنه كان لا بد من إجراء تعديلات على الحجم الدقيق لـ Mister Stubbs ، إلا أن المسح ثلاثي الأبعاد كان قادرًا على التقاط جميع تفاصيل الذيل، مما ساعد الفريق على إنشاء ذيل جديد لـ Mister Stubbs.

يمكن تخصيص الطلبات بفضل AM

يمكن للأطباء البيطريين ومستشفيات الحيوانات تحقيق مجموعة واسعة من الفوائد النشطة باستخدام التصنيع الإضافي عندما يتعلق الأمر بمعالجة الحيوانات. على سبيل المثال لا الحصر، يمكن استخدامه لإنتاج الأطراف الصناعية، وتقويم العظام، والغرسات، وأجزاء الأسنان أو حتى النماذج المخصصة المناسبة لأغراض ما قبل الجراحة. الفوائد واضحة، مع الأخذ في الاعتبار أنه بسبب الظروف البيولوجية المختلفة واحتياجات الأنواع الحيوانية المختلفة، فإن كمية العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار تزداد بشكل لا يقاس. يختلف تشريح الأنواع الحيوانية مثل الكلب، على سبيل المثال، اختلافًا كبيرًا من سلالة إلى أخرى: إذا قارنت نوفا وند لاند كاملة النمو مع كلب ألماني، فمن الواضح أن إضفاء الطابع الفردي على العلاج أكثر من ضروري.

أجهزة تقويم العظام والأطراف الاصطناعية المطبوعة بطباعة ثلاثية الأبعاد، والتي تستمر حتى خمس سنوات في شكل مطبوع ثلاثي الأبعاد قبل الحاجة إلى استبدالها، تجد استخدامًا كبيرًا بشكل خاص في الطب البيطري. تعمل الجبائر، التي تُلصق بالجسم، كمساعدات لتقويم العظام بحيث يمكن إراحة المفاصل أو العظام أو حتى العضلات أو تثبيتها أو ضبطها بشكل صحيح. أحد الأمثلة البارزة على ذلك هو طرف صناعي مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد صُنع لقط يبلغ من العمر ثلاثة أشهر ولدت بتشوه خلقي نادر في جدار الصدر.

تحول دكتور الطب البيطري Matteo Zan Fabro إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد للمساعدة في حل هذا التشوه القاتل للقط في بعض الأحيان. الجبيرة، المصنوعة من PETG والمطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام Ultima Ker S3، لا يمكن تكييفها بشكل فردي مع حجم وتشوه القط، ولكن يمكن أيضًا أخذ نمو الحيوان في الاعتبار في هذه العملية. لتوفير الثبات اللازم، تم إغلاق الجبيرة بأسلاك جراحية، بالإضافة إلى حشوها. والطباعة ثلاثية الأبعاد تؤتي ثمارها هنا: بعد وضع الجبيرة المصنعة المضافة، لم تعاني القطة الصغيرة من مزيد من عدم تحمل الحركة.

ولكن هذا ليس كل شيء. في سياق عملهم، قام فريق من الباحثين من الجامعة السلوفاكية للتكنولوجيا في كوشتيه بمعالجة مسألة فوائد التصنيع الإضافي في مجال تقويم الأسنان البيطري. باستخدام مثال كلب لابرادور يبلغ من العمر 15 شهرًا فقد سنًا مهمًا لتناول الطعام أثناء اللعب، أظهروا ما كان ممكنًا باستخدام التصنيع الإضافي. نظرًا لأن هذه السن لن تنمو مرة أخرى، ولكنها كانت أيضًا ضرورية لمنع سوء التغذية، فقد كانت هناك حاجة إلى حل شخصي. تم مسح نفس السن الذي لا يزال موجودًا في فك الكلب الصغير حتى يمكن تصنيع هذا المسح بعد ذلك كغرسة باستخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. أحد أسباب اختيار AM في هذه الحالة هو أنه، من ناحية، يمكن إجراء مسح دقيق، ومن ناحية أخرى، يجب أن تكون الطباعة دقيقة للغاية، حيث يجب دمج السن المصنوع حديثًا تمامًا في فجوة الأسنان الموجودة. بعد مرحلة التجديد، كانت أسنان لابرادور المصنعة بشكل مضاف أكثر صلابة ومتانة من أسنانه الطبيعية.

بالنظر إلى مشاكل الأسنان في الحيوانات، يقدم الطبيب البيطري الدكتور جوني عدي، الذي بدأ تطبيق AM منذ 5 سنوات، نظرة ثاقبة للتحديات المحتملة الأخرى: ” مشاكل الأسنان شائعة جدًا وتدمر فكي العديد من الحيوانات الأليفة، مما يؤدي إلى كسور مع تحلل العظام (ثقوب كبيرة). ومع ذلك، نظرًا لتنوع أحجام الكلاب، يمكن أن تكون الألواح “القياسية” كبيرة جدًا أو كبيرة الحجم وتسبب ضررًا أكثر مما تساعد. لذا فإن التطبيق الجيد لهذه التقنية هو تطوير لوحات مخصصة بحيث يمكنك الحصول على مقاس وحجم مثاليين، وحتى تخطيط ثقوب الحفر لتجنب إتلاف جذور الأسنان، والحزم الوعائية، والأعصاب، والجهاز الليمفاوي، وغيرها من الهياكل المهمة الضرورية لـ الوظيفة الطبيعية والشفاء المناسب “.

علاوة على ذلك، فإن التصنيع الإضافي في الطب البيطري مناسب تمامًا لإنشاء النماذج الجراحية والتشريحية. هنا، تساعد النماذج الجراحية الأطباء البيطريين بشكل خاص على تحقيق نتائج جراحية أفضل، والتي في نفس الوقت يمكن أن تقلل بشكل كبير من وقت الجراحة. على وجه التحديد، هذه قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد تحتوي على طائرات قطع وثقوب دقيقة لمريض الحيوان المعني، مما يسمح للجراحين بالتدرب على هذه القوالب مسبقًا. هذا مناسب ليس فقط للعمليات الصعبة وغير المعروفة، ولكن أيضًا لإصابات العظام مثل تمزق الرباط الصليبي أو حتى مشاكل الأطراف الخلقية. تقدم النماذج التشريحية، التي يمكن تمييزها إلى نماذج الوخز بالإبر أو الأعضاء أو الهيكل العظمي أو حتى التمارين الرياضية، مساعدة كبيرة للأطباء البيطريين. لكن،

عندما يتم تطبيق التصنيع الإضافي في الطب البيطري، فإنه يفيد في الغالب الكلاب والقطط وكذلك الدجاج أو الأبقار. في هذه الأثناء، يكون الأمر أكثر تعقيدًا مع الحيوانات الصغيرة مثل الشوايا والضفادع أو الهامس تر. يشرح لنا الدكتور جوني عدي أن السبب في ذلك هو التشريح الصغير الذي يمتلكونه، مما يجعل إنشاء أدلة شق بالإضافة إلى عمليات الزرع أكثر صعوبة من الحيوانات الكبيرة. ومع ذلك، ربما يكون التحدي الأكبر عندما يتعلق الأمر بتطبيق AM في سير العمل هو تعلم الموضوع نفسه. يشير الدكتور جوني عدي إلى أهمية وجود برامج متنوعة، بالإضافة إلى المواد الحيوية المتاحة للطباعة ثلاثية الأبعاد على وجه الخصوص.

تستخدم الشركات التصنيع الإضافي لمساعدة الحيوانات

في حين أن هناك بالفعل عددًا من الأطباء البيطريين الذين يستفيدون من التصنيع الإضافي، فقد وجدت الشركات أيضًا إمكانات كبيرة في هذا المجال. وبالتالي، فإن قائمة الشركات التي تستخدم AM في القطاع البيطري تتزايد: Think3DDD و Play Vet CABIOMEDE و Dive Design حتى Form labs وArtec3D، على سبيل المثال لا الحصر. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين أنشطة الأطباء البيطريين والشركات فيما يتعلق بـ AM في هذه الحالة في الخلفية التعليمية بشكل أساسي. بينما يحمل الأفراد العاملون في هذه الشركات درجات علمية في الهندسة بشكل أساسي، بينما يحمل الأطباء البيطريون بالطبع شهادات في الطب البيطري. بالإضافة إلى ذلك، تختلف خلفيات هذه: بينما تقوم الشركات بتصنيع وبيع هذه المنتجات وبالتالي طورت سوقًا لأنفسهم لتقديم خدماتهم وأداء منتجاتهم. في المقابل، يعتمد الأطباء البيطريون على AM للعمل بكفاءة أكبر، لتحسين سير العمل بالإضافة إلى استخدام AM كجزء من الكل. ومع ذلك، على الرغم من اختلاف المسار التعليمي، فإن الأهداف واحدة: الحفاظ على حياة الحيوانات أو تبسيطها من خلال التصنيع الإضافي.

يوضح Think3DDD ومقره برلين، والذي أسسه تنو جاكوبي، أن التعاون وثيق بسبب المستوى العالي من التخصيص: “لهذا السبب نتعاون بشكل وثيق للغاية مع الأطباء البيطريين المعالجين. لذلك نقوم بتصنيع تقويم مناسب أو طرف اصطناعي بمعلومات من الأطباء البيطريين ويرافق الطبيب البيطري العلاج “. ومع ذلك، وفقًا لألكسندر ثني، مالك شركة NordicVet3D، لا يزال هناك عدد كبير من الأطباء البيطريين الذين يبتعدون عن استخدام التصنيع الإضافي. “لا أستطيع أن أرى أي سبب غير اقتصادي يمنع استخدامها،” يوضح، موضحًا مزايا القيام بذلك، “على سبيل المثال، يمكننا التحقق مما إذا كانت البراغي والألواح التي نريد استخدامها هي الأنسب في كل حالة على حدة. هذا يقلل من مخاطر الفشل أو الحاجة إلى إعادة الجراحة، والتي ترتبط بزيادة معدل الوفيات والممراضة. كما ثبت أنه يقلل من وقت الجراحة وبالتالي يقلل التكلفة الفعلية للإجراء “. بقدر ما يتعلق الأمر بالعملية والتقنيات والمواد المستخدمة في العملية، فإن الخطوة الأولى هي المسح ثلاثي الأبعاد، والذي يمكن إجراؤه باستخدام هاتف ذكي بفضل تطبيقات المسح. بمجرد إجراء الفحص – سواء في مقر الشركة أو في عيادة الطبيب البيطري – يتم استخدام البرنامج لتطوير الصورة الرقمية، على سبيل المثال، الطرف الاصطناعي أو جهاز التقويم. يمكن ارتداؤها مباشرة بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد والمعالجة اللاحقة. عند استخدام تقنية FDM / FFF، يمكن استخدام

“العديد من أنواع بلاستيك البولي يوريثان الحراري (TPU) بمساكات مختلفة، والبولي بربيلين (PP)، والبولي إيثيلين ترفثانا (PET) وغيرها”، كما يوضح ألكسندر ثم.

حدود التصنيع الإضافي في الطب البيطري

في حين أن الفوائد من استخدام التصنيع الإضافي في الطب البيطري تفوق بكثير المشاكل والتحديات، لا تزال هناك قيود في هذا المجال من التطبيق. على الرغم من أن مجموعة المواد القابلة للزرع للحيوانات واسعة للغاية بالفعل، إلا أن اختيار المواد المتوافقة حيويًا التي يمكن تعقيمها في نفس الوقت يظل محدودًا للغاية بالمقارنة. علاوة على ذلك، يعد تكوين الأغشية الحيوية في الغرسات المصنعة مضافًا إحدى المشكلات الرئيسية. مثل هذا الغشاء الحيوي، وهو نوع من أنواع البكتيريا، مقاوم بشكل خاص ويصعب إزالته. نظرًا لأن مثل هذا الفيلم الحيوي يمكن أن يتشكل أيضًا على غرسات مطبوعة ثلاثية الأبعاد، يرى الدكتور عدي تحديًا كبيرًا بشكل خاص هنا.

بالانتقال إلى التحديات الأخرى لـ AM في مجال الطب البيطري، يشير Matteo Zan Fabro من Play Vet إلى أن العمل البيطري باستخدام العديد من المواد المختلفة يمثل دائمًا تحديًا في حد ذاته. من المهم أن تتذكر أنه بناءً على التطبيق، يجب أن تحتوي المادة على خصائص تتراوح من البلاستيك شديد الصلابة إلى المواد القابلة للمضغ. خاصة أنه من الضروري دائمًا إيجاد أفضل حل وسط ممكن بين الجودة ووقت الإنتاج. يستشهد Matteo Zan Fabro أيضًا بحقيقة أن “مواصفات الشركة المصنعة للطباعة ثلاثية الأبعاد لا تتطابق مع النتيجة الفعلية” كقضية، لأن هذا هو السبب في مطالبتها “بتجربة واختبار والتحقق من كل مادة وكل مصنع للتأكد من أن المادة مناسب لمنتجنا وعمليتنا “. قد لا تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً فحسب، بل قد تكون مكلفة أيضًا، حيث يستغرق هذا النوع من اختبارات الجودة عدة أسابيع.

فماذا يمكن أن نستنتج من استخدام التصنيع الإضافي في مجال الطب البيطري؟ بفضل التصنيع الإضافي، تم بالفعل إنقاذ العديد من الأرواح الحيوانية والقائمة تطول وتطول! في حين أن هناك حالات أسهل وأكثر صعوبة لحلها لكل من الشركات والأطباء البيطريين، فإن أي تحديات تقدم أيضًا فرصًا جديدة لاستخدام AM في الطب البيطري.

المصدر: 3dnatives