格兰塔

墨西哥城初创企业颠覆医疗植入设备制造

未来的制造

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设计工程师使用数字制造和汽车行业的专业知识来创建定制的颅骨植入物

Carlos Monroy和Granta的Martín Carcaño利用他们在飞机和汽车行业的背景开发了一种创新的医疗植入体设计和制造方法。他们定制的颅骨植入物在手术过程中精确贴合,降低了患者排斥反应的风险。使用最新的软件和数字制造工具,格兰塔团队正在改善患者的生活质量,并在这个过程中改变他们自己的生活。

有工程背景,有帮助他人的愿望

卡洛斯·蒙罗伊(Carlos Monroy)在工程和设计方面的学习使他离开了他的祖国墨西哥,获得了英国剑桥大学的博士学位。他在飞机工业,汽车工业和高端体育行业工作过。“但我从小就想帮助别人,”他说。“我想为社会做点贡献。”

随着学习的深入,蒙罗伊的兴趣开始在新的方面汇合。他表示:“当我攻读第二个博士后学位时,我们开始将汽车行业使用的技术转移到其他领域。”“我们将其转化为医疗设备——我们知道有很多事情我们可以帮助。”

格兰塔公司首席执行官卡洛斯·蒙罗伊在该公司的墨西哥城实验室。

蒙罗伊回到墨西哥,开始了开发医疗设备的事业,他的童年理想是帮助人们。它以剑桥大学(University of Cambridge)附近的一条河流命名,名为格兰塔(Granta)。它将把他的工作与汽车材料和数字制造的新进展结合在一起。Martín Carcaño是一位在汽车行业拥有超过10年经验的机械工程师和工业设计师,也是CAD/CAM和数字制造技术的专家。

用科技改善生活

格兰塔公司的愿景是通过为迫切需要的患者设计和制造定制骨植入物来改善人们的生活。蒙罗伊认为最好的起点是颅骨植入。“这是我们最容易开始的地方,因为保护大脑非常重要,但你没有任何其他的关节或关节,”他解释说。“它的作用是保护,只要你做到了这一点,它就会起作用。”

格兰塔是全球仅有的六、七家设计定制颅骨植入物的公司之一。蒙罗伊说:“我们是第一家获得墨西哥政府所有批准和许可来进行这种植入的公司。”“我们在内部设计和制造一切。”

Martín Carcaño,格兰塔的生物医学设计主管,正在检查用于颅骨植入物的cnc铣削过程。

一路上有许多挑战。他说:“在墨西哥,创办一家公司很难,在医疗行业就更难了。”格兰塔必须通过多次政府检查,完成大量文件,才能获得所有必要的许可。但在等待了两年之后,该公司获得了墨西哥政府的批准。不久之后,一位当地医生联系了门罗——格兰塔迎来了第一个病人。

治疗严重头部创伤

阿德里亚娜在墨西哥城和她的丈夫和家人过着正常的生活,这时她患上了危及生命的脑动脉瘤。修复伤口的手术失败后,医生不得不进行开颅手术,切除她的部分颅骨,以减轻她大脑中的压力,挽救她的生命。

为了取代这块骨头,她最初被植入了由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成的颅骨植入物,这是一种在手术过程中塑造在患者头盖骨上的丙烯酸树脂。然而,这种材料容易滋生细菌和吸水。阿德里亚娜因植入PMMA而继发感染,需要紧急手术移除。

根据CT扫描数据生成的阿德里亚娜颅骨的3D模型显示,由于脑动脉瘤的并发症,阿德里亚娜丢失了大量的骨头。

由于她的头骨缺少了植入物的支撑和保护,阿德里亚娜的健康状况持续恶化。一年后,她失去了说话和控制左侧身体的能力。焦急的家人急于找到解决办法,于是抓住了和格兰塔一起工作的机会。

用CAD创建的定制植入物

阿德里亚娜需要的植入物“非常非常坚硬,因为它不是一个小的植入物,”格兰塔生物医学设计主管Martín Carcaño说。“这几乎是半个头骨,所以这是一个挑战。”Monroy和Carcaño在收到她的医生的CT扫描后开始研究植入物,他们将扫描结果转换为点云数据并使用Netfabb准备导入设计软件的文件。使用发明家而且融合360年根据阿德里亚娜头骨的大小和形状设计了一个定制的植入物。

接下来,他们用3D打印出头骨和植入物的模型,然后与医生一起检查原型和数字文件,进行修改。Carcaño说:“想象一下,设计一个配合公差为0.05 mm的东西,而不能接触到零件本身。”“这是人类的头骨——你不能只是切割组织并进行测量。我们完全依赖数字数据。没有犯错的余地;一个错误,一切就完了。”

阿德里亚娜颅骨的植入设计效果图。

设计完成后,下一个挑战是制造具有复杂有机形状的植入体。“我们使用了一种叫做peek -聚醚醚酮的完全生物兼容的材料,”蒙罗伊说。“它的特性之一是身体不会攻击这种材料,也不会产生感染。”

使用PowerMill在美国,Granta团队使用五轴数控机床对PEEK进行铣削,以匹配3D模型。为了确保贴合的准确性,团队用3D扫描植入物回顾,这将创建物理部件的虚拟模型,以便与数字设计文件进行比较。一切都很匹配,植入物被送到医院进行消毒,为阿德里亚娜的手术做准备。

随着学习的深入,蒙罗伊的兴趣开始在新的方面汇合。他表示:“当我攻读第二个博士后学位时,我们开始将汽车行业使用的技术转移到其他领域。”“我们将其转化为医疗设备——我们知道有很多事情我们可以帮助。”

阿德里亚娜的植入物是用PEEK(一种塑料聚合物材料)精密研磨而成的,使用的是五轴数控机床。

从数字到现实

阿德里亚娜的植入手术被称为颅骨成形术,于2018年9月18日在墨西哥城Español医院进行。传统设计和制造的颅骨植入物通常需要6个小时或更长时间才能完成,因为这需要神经外科医生花大量时间来塑形。

格兰塔的植入物从一开始就设计得非常完美,整个手术过程不到3个小时。“在那一刻,一切都变得如此真实,”蒙罗伊说。“在不到4分钟的时间里,植入物被完美地固定在她的头骨上,而且没有任何并发症。我简直不敢相信。一切都说得通。”

手术后,阿德里亚娜的情况开始好转。第二天,Monroy和Carcaño去见了她的康复中心。“她带着灿烂的微笑迎接我,说,‘谢谢你为我所做的一切,你改变了我的生活,’”蒙罗伊说。“而实际上,情况恰恰相反。”

Carcaño和Monroy访问Adriana在她的术后康复。观看视频(6:52分钟)了解她的手术。

“我一生都在做商业产品的设计工程:汽车、产品设计,”Carcaño说。beplay官网客服电话“是的,你觉得你对世界有影响,你设计的东西人们正在使用。但当你设计出对人类至关重要的东西时——我的意思是他或她赖以生存的部分——这就改变了生活。”

接下来是格兰塔

自从阿德里亚娜手术后,格兰塔团队继续帮助更多的病人。另有四人已经接受了定制植入物,还有几个病例正在研究中。Monroy还对探索新技术和材料感到兴奋,包括直接在PEEK和钛上进行3D打印。他说:“这是我和一位颌面外科医生讨论的问题,针对的是那些因为肿瘤而失去部分颌骨的人。”“我只需要找到合适的材料组合。”

随着公司的发展,“我不希望格兰塔仅仅是一家植入物公司,”蒙罗伊说。“我们正在考虑下一步,我们还可以用这项技术做什么,让我们能够帮助其他人。我们想要改变人们的生活,提高他们的生活质量。”

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