Jak druk 3D zmienia projektowanie elementów medycznych? Usługi w technologii PolyJet w medycynie.
Jak Pracownia Silva z Klucz rozwija warsztat dzięki drukowi i skanowaniu 3D.
Dlaczego PolyJet to przewaga w technologiach medycznych? Przedstawiamy konkretne zastosowanie materiału MED610, który okazał się lepszym rozwiązaniem od stali i aluminium. W ramach współpracy z Narodowym Centrum Badań Jądrowych przygotowaliśmy zestaw biokompatybilnych aplikatorów elektronów do akceleratora śródoperacyjnego AQURE – urządzenia potrzebnego w jednej z metod radioterapii. Pokazaliśmy, jak druk 3D umożliwia szybkie testowanie i optymalizację komponentów stosowanych w nowoczesnej medycynie. Przeczytaj, jak wspólnie z zespołem badawczym opracowaliśmy rozwiązanie, które ułatwia pracę chirurgów i podnosi bezpieczeństwo terapii śródoperacyjnej.
O zespole badawczym
Projekt został zrealizowany przez interdyscyplinarny zespół badawczy z:
- Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) – Zakład Techniki i Aparatury Jądrowej w Otwocku,
- Wielkopolskiego Centrum Onkologii w Poznaniu,
- CADXPERT – centrum usług druku 3D w Krakowie.
- Odpowiadaliśmy za wykonanie elementów badawczych w technologii PolyJet.
Badania przeprowadzono w ramach projektu współfinansowanego ze środków Wielkopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego 2014–2020 pod tytułem:
Stworzenie w Wielkopolskim Centrum Onkologii możliwości wdrożenia śródoperacyjnej radioterapii elektronowej z wykorzystaniem innowacyjnego akceleratora elektronowego AQURE.
W badaniach uczestniczyli naukowcy z zakresu fizyki medycznej, inżynierii materiałowej, elektroniki i automatyki jak również radioterapii. Dla zainteresowanych odsyłamy do artykułu:
3D printing from a biocompatible material for a new design of electron applicators of the intraoperative accelerator; A. Misiarz, Ł. Kujawiński, M. Kaczmarek, M. Baran, J. Trzuskowski, K. Guzdek; Polish J. Med. Phys. Eng. Vol. 31 (2025) 290-295; DOI: 10.15199/13.2025.8.2
Jakie było wyzwanie?
W kontakcie z CADXPERT zespół badawczy stanął przed zadaniem opracowania nowego projektu aplikatora elektronów – elementu akceleratora AQURE, wykorzystywanego w terapii IOERT (Intraoperative Electron Radiation Therapy).
Celem było stworzenie aplikatora, który:
- skutecznie formuje wiązkę elektronów i zapewnia równomierny rozkład dawki w obszarze operacyjnym,
- minimalizuje promieniowanie rozproszone,
- jest lekki, przezroczysty i biokompatybilny,
- umożliwia sterylizację bez utraty właściwości mechanicznych.
Podczas badań porównano różne materiały – stal nierdzewną, aluminium anodowane, PMMA oraz tworzywa biokompatybilne właśnie w technologii PolyJet.
Przeprowadzono symulacje Monte Carlo (GANT4), a następnie pomiary dozymetryczne, oceniając
- grubość ścianek konieczną do tłumienia promieniowania,
- rozkład dawki i symetrię wiązki,
- poziom promieniowania ubocznego.
Materiały stosowane dotychczas (stal, aluminium, PMMA) nie spełniały wszystkich kryteriów, które zespół zdefiniował dla idealnego aplikatora – były zbyt ciężkie lub wymagały zbyt grubych ścianek. Mogło to utrudniać zabieg chirurgiczny.
Dla zainteresowanych odsyłamy do artykułu: Design and performance validation of a novel 3D printed thin-walled and transparent electron beam applicators for Intraoperative Radiation Therapy with beam energy up to 12 MeV; A. Misiarz, A. Lenartowicz-Gasik, P. Adrich, J. Rzadkiewicz, S. Wronka, J. Trzuskowski, M. Kruszyna-Mochalska, B. Urbański, B. Adamczyk, Jc. Pracz; Reports of Practical Oncology and Radiotherapy(2024); DOI: 10.5603/rpor.101092
Jakie było rozwiązanie?
Co wydrukowaliśmy?
W ramach prowadzonych przez zespół badań okazało się, że rozwiązaniem na aplikator elektronów do używanego aparatu jest druk 3D z biokompatybilnego, transparentnego materiału MED610.
W CADXPERT wykonaliśmy kilka właśnie takich egzemplarzy w technologii PolyJet na drukarce Stratasys J55.
Właściwości wydrukowanego aplikatora:
Materiał MED610:
- przezroczysty – umożliwia kontrolę wizualną położenia w polu operacyjnym,
- biokompatybilny (zgodny z normami EN ISO 10993),
- odporny na promieniowanie jonizujące,
- nadaje się do 150 cykli sterylizacji niskotemperaturowej bez utraty właściwości,
- dopuszczony do długotrwałego kontaktu ze skórą i krótkotrwałego z błonami śluzowymi.
Konstrukcja aplikatora:
- zmienna grubość ścian – rozwiązanie opatentowane przez zespół badawczy,
- masa tylko 1,87 kg przy średnicy wewnętrznej 10 cm (dla porównania: aluminium – 3,14 kg, stal – 9,15 kg),
- idealne dopasowanie do głowicy akceleratora dzięki precyzji druku 3D w technologii PolyJet,
- zintegrowane kanały dla styków elektrycznych i oznaczenia w kolorze ułatwiające identyfikację,
- gładka powierzchnia i dokładność odwzorowania do 14 mikrometrów.
Technologia PolyJet pozwoliła uzyskać złożony kształt ścianek i precyzyjne połączenia z głowicą akceleratora.
Pomyśleliśmy, że przyda ci się nasz poradnik
Porównujemy w nim drukarki, żeby ułatwić ci podjęcie decyzji
o wdrożeniu druku 3D dopasowanego do twojej firmy.
Z myślą o tym stworzyliśmy “Porównanie drukarek 3D. Uniwersalny przewodnik użytkownika”.
Nasz przewodnik pomoże ci w procesie decyzyjnym. To użyteczny materiał, który będziesz mógł przedstawić na zarządzie lub przed komitetem zakupowym. Pomaga ocenić technologie i drukarki 3D pod względem szeregu przydatnych kryteriów.
Co znajdę w poradniku?
- Opisy cech charakterystycznych technologii druku 3D.
- Porównanie drukarek 3D różnych producentów według segmentów rynku.
- Porównanie technologii druku 3D.
- Case study zakupu drukarki 3D.
Wnisoki
Wykorzystanie druku 3D PolyJet w technologiach medycznych otwiera nowe możliwości dla projektowania elementów o złożonej geometrii. Mogą one spełniać rygorystyczne normy biokompatybilności przy wszystkich przewagach, jakie mają tworzywa sztuczne nad stalą czy aluminium.
Korzyści dla badań i medycyny:
- możliwość personalizacji kształtu pod konkretne pole zabiegowe,
- szybka iteracja prototypów i optymalizacja konstrukcji,
- redukcja masy i zwiększenie komfortu pracy chirurga,
- przezroczystość ułatwiająca pozycjonowanie i kontrolę pola napromieniania,
- eliminacja kosztownego testowania biokompatybilności po wydruku – materiał MED610 ma certyfikowane właściwości.ch.
Dlaczego PolyJet?
- technologia wielomateriałowa i wielokolorowa, pozwalająca na łączenie funkcji mechanicznych oraz tabliczek z opisami i oznaczeniami w jednym wydruku,
- dokładność warstwy do 14 mikrometrów,
- możliwość druku z biokompatybilnych żywic o różnych twardościach,
- gładka powierzchnia bez potrzeby dodatkowej obróbki czy utwardzania UV,
- pełna swoboda projektowa przy zachowaniu wysokiej precyzji wymiarowej.
Dzięki współpracy zespołów naukowych i CADXPERT udało się opracować lekki, przezroczysty i biokompatybilny aplikator elektronów, który spełnia wymagania bezpieczeństwa IEC i IAEA oraz znacząco ułatwia stosowanie radioterapii śródoperacyjnej.
Co dalej?
Jesteś zainteresowany podobnym zastosowaniem technologii PolyJet w Twoich badaniach?
Skonsultuj możliwości druku 3D usługowego i wyboru odpowiedniej technologii z naszymi ekspertami
Zainteresowany tworzeniem z nami makiet?
Prześlij formularz, nasz konsultant skontaktuje się z tobą w ciągu 30 minut
Dlaczego PolyJet to przewaga w technologiach medycznych? Przedstawiamy konkretne zastosowanie materiału MED610, który okazał się lepszym rozwiązaniem od stali i aluminium. W ramach współpracy z Narodowym Centrum Badań Jądrowych przygotowaliśmy zestaw biokompatybilnych aplikatorów elektronów do akceleratora śródoperacyjnego AQURE – urządzenia potrzebnego w jednej z metod radioterapii. Pokazaliśmy, jak druk 3D umożliwia szybkie testowanie i optymalizację komponentów stosowanych w nowoczesnej medycynie. Przeczytaj, jak wspólnie z zespołem badawczym opracowaliśmy rozwiązanie, które ułatwia pracę chirurgów i podnosi bezpieczeństwo terapii śródoperacyjnej.
- skutecznie formuje wiązkę elektronów i zapewnia równomierny rozkład dawki w obszarze operacyjnym,
- minimalizuje promieniowanie rozproszone,
- jest lekki, przezroczysty i biokompatybilny,
- umożliwia sterylizację bez utraty właściwości mechanicznych.
W ramach prowadzonych przez zespół badań okazało się, że rozwiązaniem na aplikator elektronów do używanego aparatu jest druk 3D z biokompatybilnego, transparentnego materiału MED610.
W CADXPERT wykonaliśmy kilka właśnie takich egzemplarzy w technologii PolyJet na drukarce Stratasys J55.
Właściwości wydrukowanego aplikatora:Dzięki współpracy zespołów naukowych i CADXPERT udało się opracować lekki, przezroczysty i biokompatybilny aplikator elektronów, który spełnia wymagania bezpieczeństwa IEC i IAEA oraz znacząco ułatwia stosowanie radioterapii śródoperacyjnej.
