1990 के दशक में यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित एक परियोजना ने स्वास्थ्य सेवा में 3डी प्रिंटिंग की शुरुआत करके चिकित्सा जगत को उलट-पुलट कर दिया। इससे जटिल सर्जरी के बेहतर परिणाम सामने आए, जिससे हजारों रोगियों के जीवन में सुधार हुआ।
द्वारा टॉम कैसौवर्स
1990 में, फ्राइड वैनक्रेन ने एक जर्मन व्यापार शो का दौरा किया और वहां प्रदर्शित 3डी प्रिंटर को देखकर वे इतने मोहित हो गए – इतना कि उन्होंने अपनी नई कंपनी, मटेरियलाइज़ के लिए एक प्रिंटर खरीद लिया। दो साल बाद, ईयू फंडिंग की मदद से, वह अपने छोटे बेल्जियम स्टार्ट-अप को एक ऐसी यात्रा पर ले गए, जिसने चिकित्सा की दुनिया – और 3डी प्रिंटिंग – को हमेशा के लिए बदल दिया।
वैनक्रेन और मटेरियलाइज़ ने जर्मनी और यूके के साझेदारों के साथ चिकित्सा प्रयोजनों के लिए 3डी प्रिंटिंग के उपयोग की शुरुआत की। पहली बार उन्होंने चिकित्सीय चित्रों के आधार पर मानव हड्डियों और अंगों के सटीक, मूर्त मॉडल तैयार करना शुरू किया। इससे जटिल प्रक्रियाओं की योजना बनाने वाले सर्जनों को काफी मदद मिली।
“पहले से ही, हम आश्वस्त थे कि 3डी प्रिंटर चिकित्सा जगत को बदल देंगे,” उन्होंने कहा।
मटेरियलाइज़ के एक विश्वविद्यालय से बहुराष्ट्रीय उद्यम में जाने के बाद, वैनक्रेन 2024 में कंपनी के अध्यक्ष बनने के लिए कार्यकारी पद से सेवानिवृत्त हो गए। लेकिन उन्हें अभी भी 30 साल से भी अधिक समय पहले अपने विचारों का परीक्षण करने के लिए एक नए अध्याय की शुरुआत करने का उत्साह स्पष्ट रूप से याद है।
जिस चीज़ ने उन्हें इस रास्ते पर चलने में मदद की, वह PHIDIAS नामक उनके शोध प्रोजेक्ट के लिए यूरोपीय संघ का अनुदान था। यह 1995 के अंत तक तीन साल तक चला, और बेहतर चिकित्सा छवियों, ज्यादातर कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) के आधार पर सटीक चिकित्सा मॉडल तैयार करने पर ध्यान केंद्रित किया।
“बेशक मुझे यह याद है,” वैनक्रेन ने इस बारे में पूछे जाने पर कहा। “मैं प्रोजेक्ट मैनेजर था, मैंने लिखा था [funding] प्रस्ताव और मैं साझेदारों को एक साथ लाया।”
उनमें यूके की इंपीरियल केमिकल इंडस्ट्रीज शामिल थी, जिसकी फार्मास्युटिकल शाखा 1993 में एक अलग कंपनी ज़ेनेका बन गई, साथ ही जर्मनी की औद्योगिक दिग्गज कंपनी सीमेंस, जो मेडिकल इमेजिंग डिवाइस बनाती थी, और बेल्जियम में केयू ल्यूवेन यूनिवर्सिटी शामिल थी।
केयू ल्यूवेन की एक शाखा के रूप में शुरुआत करने के बाद, मटेरियलाइज़ अब लगभग 2,000 लोगों को रोजगार देता है और न्यूयॉर्क में नैस्डैक स्टॉक एक्सचेंज में सूचीबद्ध है।
इस बीच, 3डी प्रिंटिंग सर्जिकल हेल्थकेयर की आधारशिला बन गई है। 3डी प्रिंटर का उपयोग प्रत्यारोपण, प्रोस्थेटिक्स और मरीज के शरीर के मॉडल बनाने के लिए नियमित रूप से किया जाता है, जिस पर सर्जन प्रशिक्षण दे सकते हैं।
हालाँकि, जब मटेरियलाइज़ की शुरुआत हुई, तब तकनीक अपने शुरुआती दिनों में थी। इस बारे में संदेह था कि यह कितना उपयोगी हो सकता है और क्या डॉक्टर इसका उपयोग वास्तविक रोगियों के इलाज के लिए कर सकते हैं।
कंपनी की स्थापना के तीन साल से भी कम समय बाद 1 जनवरी 1993 को काम शुरू हुआ।
“वे हमारे स्टार्ट-अप के दिन थे,” वैनक्रीन ने कहा। “उस समय हमारे पास लगभग 20 लोगों की एक टीम थी।”
सलामी सॉसेज से लेकर स्पाइरल स्कैन तक
वैनक्रेन की टीम के लिए, पहली प्राथमिकता मेडिकल इमेजिंग में सुधार करना था।
वैनक्रेन को याद आया, “उस समय सीटी स्कैन लेना सलामी काटने जैसा था।” “स्कैन करने के लिए, स्कैनर मरीज के शरीर की एक परत की छवि बनाएगा और फिर दूसरा स्कैन करने के लिए कुछ सेंटीमीटर आगे बढ़ाया जाएगा – ठीक उसी तरह जैसे आप सॉसेज काटते हैं।”
इमेजिंग में तथाकथित कलाकृतियों, अनपेक्षित पैटर्न या विकृतियों का जिक्र करते हुए वानक्रेन ने कहा, “हर बार जब मरीज हिलता है, यहां तक कि थोड़ी सी भी, आपको छवि में समस्याएं मिलेंगी।”
3डी प्रिंटिंग के लिए रोगी के शरीर की सटीक छवियों की आवश्यकता होती है। यदि, उदाहरण के लिए, आप एक इम्प्लांट को 3डी-प्रिंट करना चाहते हैं जो निर्बाध रूप से फिट होगा, तो आपको रोगी के शरीर की सटीक छवि की आवश्यकता होगी। स्कैन में कलाकृतियों का मतलब बाद में रोगियों के लिए चिकित्सीय समस्याएं और असुविधा होगी।
यही कारण है कि मटेरियलाइज़ की टीम ने “सलामी विधि” को सर्पिल सीटी स्कैन से बदल दिया। वैनक्रेन ने कहा, “हम एक ही बार में मरीज का स्कैन करने में कामयाब रहे।” “सीटी उनके चारों ओर एक सर्पिल में घूमेगी।”
एक और बाधा तब दूर हो गई जब ज़ेनेका, जो बाद में स्वीडन की दवा कंपनी एस्ट्रा के साथ विलय कर एस्ट्राज़ेनेका बन गई, ने एक मानव-संगत पॉलिमर विकसित किया जो 3 डी-प्रिंट करने योग्य था। इसने पुराने पॉलिमर को प्रतिस्थापित कर दिया जो अक्सर मनुष्यों के लिए विषाक्त होते थे और प्रत्यारोपण के लिए उपयोग नहीं किए जा सकते थे।
दौड़ने से पहले चलना
अपनी अग्रणी तकनीक को बढ़ाने की कोशिश करते हुए, मटेरियलाइज़ ने अपनी तकनीक को अपने गृहनगर ल्यूवेन के विश्वविद्यालय अस्पताल में ले लिया। वहां उन्होंने बेल्जियम, फ्रांस, जर्मनी और अमेरिका के 30 सर्जनों के साथ मिलकर काम करते हुए परीक्षण किया कि क्या सर्जन वास्तव में 3डी प्रिंटिंग से लाभान्वित हो सकते हैं।
वैनक्रेन ने कहा, “हमने स्वास्थ्य सेवा में 3डी प्रिंटिंग पर पहला वास्तविक नैदानिक अध्ययन किया।” विशेष रूप से, उन्होंने सर्जनों को जटिल सर्जरी के लिए तैयार होने में मदद की।
उनकी टीम ने लेजर स्टीरियोलिथोग्राफी का उपयोग किया, एक ऐसी तकनीक जो परत दर परत जटिल, सटीक मॉडल प्रिंट करती है। यह कंप्यूटर-एडेड डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर की सहायता से, यूवी प्रकाश के प्रति संवेदनशील बड़े अणुओं से बने राल पर पराबैंगनी लेजर को केंद्रित करके काम करता है।
अपने नए स्कैनरों का उपयोग करते हुए जो बेहतर चिकित्सा इमेजिंग उत्पन्न करने में सक्षम थे, उन्होंने अंगों और शरीर के उन हिस्सों के 3डी-मुद्रित मॉडल बनाए जिन पर सर्जन ऑपरेशन करेंगे। इस तरह, सर्जन मरीज के शरीर के अंदर क्या सामना करेंगे, इसकी तैयारी कर सकते हैं और अपने दृष्टिकोण को समायोजित कर सकते हैं।
वानक्रेन ने कहा, “कई मामलों में, हम एक मरीज को जिन सर्जरी से गुजरना पड़ता था, उनकी संख्या को कम करने में कामयाब रहे।”
“एक व्यक्ति की तीन सर्जरी की योजना थी। हमारी तकनीक के कारण, सर्जन बेहतर योजना बना सकते हैं और वास्तव में एक ही सर्जरी में प्रक्रिया पूरी कर सकते हैं। इससे उनके शरीर पर प्रभाव काफी कम हो गया।”
बेहतर स्कैनिंग और प्रिंटिंग के संयोजन से, PHIDIAS वह टीम थी जिसने मेडिकल 3डी प्रिंटिंग में भविष्य की प्रगति की नींव रखी।
वानक्रेन ने कहा, “दौड़ना सीखने से पहले हमें चलना सीखना होगा।” “फिडियास वह क्षण था जब हमने चलना सीखा।”
प्रारंभिक प्रयास
आज मटेरियलाइज़ में काम करने वाले शोधकर्ताओं में से एक रोएल विरिक्स-स्पीटजेंस हैं, जो एक चिकित्सा अनुसंधान प्रबंधक हैं। वह नए समाधान विकसित करता है जो PHIDIAS शोधकर्ताओं द्वारा किए गए कार्यों पर आधारित है।
“PHIDIAS ने हमारा चिकित्सा प्रभाग बनाया,” उन्होंने कहा। “तब से, उदाहरण के लिए, हमने 400,000 से अधिक अनुकूलित घुटने के उपकरण वितरित किए हैं। यह ऐसी चीज है जिस पर मुझे बहुत गर्व है,” उन्होंने उन सहायता टुकड़ों का जिक्र करते हुए कहा, जो सर्जनों को अधिक सटीकता से काम करने में मदद करते हैं।
एक परियोजना में, मटेरियलाइज़ एक मरीज के फेफड़ों का एक विस्तृत 3डी मॉडल बनाने में कामयाब रहा, जिसमें वायुमार्ग वृक्ष और फेफड़े के लोब, या प्रत्येक फेफड़े के अनुभाग शामिल थे। यह मॉडल उन सर्जनों की मदद करता है जिन्हें फेफड़ों के कैंसर को हटाने की आवश्यकता होती है, जिससे उन्हें ट्यूमर के सटीक स्थान को इंगित करने की अनुमति मिलती है।
“इस तरह, वे स्वस्थ फेफड़ों के ऊतकों को कम हटाते हैं,” वाइरिक्स-स्पीटजेंस ने कहा। “इससे मरीज़ की रिकवरी बहुत कम तीव्र हो जाती है।”
लेकिन वे नई 3डी प्रिंटिंग तकनीक भी विकसित कर रहे हैं। अन्य बातों के अलावा, मटेरियलाइज़ ने चेहरे की सर्जरी को बेहतर बनाने के तरीके डिज़ाइन किए हैं।
अतीत में, यदि किसी मरीज को चोट लगी थी, उदाहरण के लिए, जिससे उसका चेहरा विकृत हो गया था, तो सर्जनों को क्षतिग्रस्त हड्डी और ऊतक को बदलने के लिए मानक प्रत्यारोपण का उपयोग करना पड़ता था। सर्जरी के दौरान उन्हें चेहरे की शेष संरचना के साथ जुड़ने के लिए प्रत्यारोपण को मैन्युअल रूप से मोड़ना पड़ा।
“आज, हम रोगी के लिए अनुकूलित 3डी-प्रिंट प्रत्यारोपण करते हैं,” विरिक्स-स्पीटजेंस ने कहा। “हम उनके चेहरों को स्कैन करते हैं और हमारे 3डी प्रिंटर जटिल प्रत्यारोपण बनाते हैं जो सर्जनों को चेहरे की संरचना को फिर से बनाने की अनुमति देते हैं।”
उपचार को अब किसी व्यक्ति की ज़रूरतों के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है। PHIDIAS इसे संभव बनाने में एक महत्वपूर्ण कदम था, रोमांचक अवसर अभी भी आगे हैं।
“हम केवल 34 वर्षों से ऐसा कर रहे हैं,” वैनक्रेन ने कहा। “मुझे नहीं पता कि हम कहाँ पहुँचेंगे।”
इस लेख में अनुसंधान को ईयू के फ्रेमवर्क प्रोग्राम द्वारा वित्त पोषित किया गया था। साक्षात्कारकर्ताओं के विचार आवश्यक रूप से यूरोपीय आयोग के विचारों को प्रतिबिंबित नहीं करते हैं।
और जानकारी
यह लेख मूल रूप से होराइजन ईयू रिसर्च एंड इनोवेशन पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।
