3D tisk v otologii: Tištěné gromety zefektivní léčbu ušních zánětů

Každému pacientovi na míru

V aktuální studii, publikované v časopisu 3D Printing in Medicine, se výzkumný tým Guadalajarské univerzity v Mexiku zaměřil na možnosti využití 3D tisku při tympanostomii, konkrétně při výrobě personalizovaných tympanostomických trubiček, známých též pod označením gromety nebo stipuly.

Používají se při léčbě opakovaných zánětů středního ucha, typicky u dětí. Eustachova trubice totiž v tu chvíli neplní dostatečně svou funkci a je nutné jí pomoci ventilací prostoru za ušním bubínkem. Lékaři tak vytvoří otvor skrz ušní bubínek do zevního zvukovodu a zavedou do něj tympanostomickou trubičku, která zajistí dlouhodobou a efektivní cirkulaci vzduchu.

Gromety mají velikost v rozmezí 2–3 mm a využívají se buď ke krátkodobé, nebo dlouhodobé léčbě. V obou případech se k jejich výrobě využívají zpravidla 3 základní biokompatibilní materiály: fluoroplast, silikonový elastomer a kov. Jejich konstrukce v poslední době prošla několika inovacemi, například bezpečnostním prvkem proti riziku neúmyslného zaražení hlouběji do ucha.

Více tvarů i velikostí 

Podle mexických výzkumníků by nyní mohl přijít čas také na vylepšení samotného procesu výroby. Rozhodli se proto otestovat, jestli by bylo možné využít stále se zlepšující 3D tisk. Oproti konvenčně vyráběným trubičkám by totiž 3D tisk mohl umožnit snadnější výrobu většího množství tvarů a velikostí, které by co nejlépe vyhovovaly rozdílné dětské anatomii. Předchozí výzkumy totiž ukázaly, že větší přesnost významně snižuje riziko komplikací a zkracuje dobu léčby.

Prvotním cílem aktuální studie tak bylo ověřit, zda je pro toto použití vhodný biokompatibilní PLA filament (polylaktid), který se při 3D tisku ve zdravotnictví využívá velmi často. Tisknou se z něj například drobné chirurgické sponky nebo šroubky, které postupem času v těle pacienta samy degradují, a není tak nutné jejich odstranění. Obdobně navíc fungují i konvenčně vyráběné gromety, které z bubínku samy vypadnou.

Samotný výzkum probíhal ve dvou fázích. V první vědci pomocí počítačového modelování navrhovali různé typy materiálů, konstrukčních řešení a tiskových konfigurací. Na třech běžně dostupných 3D tiskárnách pak vytiskli dohromady pět různých modelů gromet. Ve druhé fázi vědci funkčnost vytištěných gromet testovali a porovnávali v podmínkách in vivo. Využili k tomu deset zdravých laboratorních potkanů kmene Wistar. Pěti z nich zavedli do uší vytištěné gromety, zbylých pět pak sloužilo jako referenční skupina.

Technické limity materiálu a tiskáren

Již v průběhu první fáze ale vědci začali narážet na technické limity použitého materiálu i tiskáren. Pro tisk takto malých předmětů z PLA filamentu totiž 3D tiskárny nejsou určené. V některých konfiguracích tak byly vytištěné gromety málo pevné a snadno se deformovaly. Zdálo se také, že postupná degradace biopolymeru poškozovala vnitřní ucho pokusných zvířat. Vzhledem ke krátké době sledování nebylo jasné, zda je toto mírné až středně těžké poškození trvalé nebo pouze přechodné.

Jedním z následných doporučení výzkumného týmu proto je i pečlivá konfigurace tiskového procesu, případně použití jiného typu materiálu. Alternativou by mohly být například biokompatibilní tiskové pryskyřice, které se používají třeba ve stomatologii. Jejich použití ve vnitřním prostředí ucha ale zatím není pořádně prozkoumáno, a bude tak vyžadovat další výzkumy.

Potřebu dalších výzkumů a testů v oblasti 3D tisku otologických nástrojů proto výzkumníci zdůrazňují i v závěru své studie. Pokud se vše povede, hlavními benefity by podle nich mohla být možnost přizpůsobení implantátů podle anatomických charakteristik jednotlivých pacientů, rychlejší výroba a snížení finančních nákladů.

(jko)

Zdroj: Govea-Camacho L. H., Castillo-López I. Y., Carbajal-Castillo S. A. et al. 3D printed ventilation tubes and their effect on biological models. 3D Print Med 2024 Jul; 10 (1): 22, doi: 10.1186/s41205-024-00225-y.