Membentuk Masa Depan Medis: Revolusi 3D Printing di Dunia Kesehatan

Sejarah 3D Printing

Ketika teknologi bertautan dengan dunia produksi, terbentanglah dua jenis proses manufaktur: manufaktur subtraktif (subtractive manufacturing) dan manufaktur aditif (additive manufacturing). Manufaktur aditif atau yang lazim disebut 3D Printing, adalah metode konstruksi produk yang relatitf lebih baru dibandingkan manufaktur subtraktif, dimana produk dipahat dari blok bahan yang padat. 3D Printing sudah mulai dikomersialkan sejak abad ke-20. Setelah merambah ke berbagai industri, teknik 3D Printing akhirnya mengukir namanya di dunia medis pada abad ke-21 (1).

Fungsinya bagi Dokter

Manufaktur aditif di bidang kedokteran dapat berukuran makro dan mikro. Misalnya, 3D Printing dapat digunakan pada surgical planning dan implantasi ortopedi, dan juga pencetakkan sel manusia sebesar 25 mikrometer (bentuk 3D Printing yang menggunakan bahan biologis seperti sel, biomaterial, dan molekul-molekul disebut dengan 3D bioprinting) (1,2). Selain surgical planning dan bioprinting pada skala sel, 3D Printing dapat diterapkan melalui berbagai cara yang berbeda, seperti pembuatan prostetik, pendidikan dan pelatihan medis, riset medis, serta printing organ (3).

Surgical Planning adalah tahap penting dalam proses pembedahan. Dengan bantuan teknologi baru seperti 3D Printing, surgical planning tradisional (TSP) telah berkembang menjadi surgical planning virtual (VSP) (4). Dibandingkan TSP, VSP lebih efektif menurunkan kemungkinan terjadinya kesalahan pada tahap pra-operasi sampai dengan tahap pasca-operasi. Salah satu prosedur VSP yang paling berpengaruh adalah pembangunan model organ 3D (5). Model ini digunakan para ahli bedah untuk pengamatan dan studi pra-operasi, terutama pada gangguan yang kompleks. Berikut adalah contoh kondisi yang memerlukan model 3D: congenital heart defect (Vodiska et al.), fraktur pelvis (Wu et al.), dst (3).

3D Printing juga dapat digunakan untuk pembuatan prostetis, baik secara langsung maupun tidak langsung. Suaste-Gómez et al. menggunakan mesin 3D Printing untuk membuat prostetik telinga, sedangkan Tan et al. membuat cetakan tulang cranium dari hasil CT scan pasien yang cedera, yang kemudian dipakai sebagai templat untuk pembuatan prostetik kranioplasti (3). 3D Printing sebagai pembentuk prostesis juga berperan besar dalam kedokteran gigi, terutama pada pembuatan gigi tiruan cekat dan lepasan (6).

Seiring berjalannya waktu, 3D Printing semakin berpengaruh terhadap perkembangan bidang medis. Dari segi perkembangan keterampilan, model 3D yang diciptakan dengan hasil CT Scan sekarang dapat menggantikan penggunaan cadaver dalam pendidikan dan pelatihan dokter. Ploch et al. mengajukan metode pembuatan model 3D otak, yang menggunakan bahan jenis gelatin yang menyerupai ciri-ciri otak manusia sebenarnya. Dari segi perkembangan pengetahuan, bioprinting dapat mensintesis sel dan jaringan manusia, yang dapat digunakan dalam riset (misalnya untuk memeriksa toksisitas obat dan mempelajari pertumbuhan sel kanker). Secara teoritis, bioprinting dapat dikembangkan lagi untuk mensintesis struktur yang lebih kompleks seperti organ sebagai usaha dalam pengobatan regeneratif (3). Namun, organ printing masih berada di tahap awal. Para ahli memperkirakan bahwa di masa depan, kerusakan dan kegagalan organ dapat diatasi melalui 3D bioprinting dan sel punca (7).

Masa Depan 3D Printing

Sejauh ini, teknologi 3D Printing telah menghasilkan perubahan yang signifikan dalam bidang medis. Fungsinya dalam penciptaan model 3D yang akurat secara morfologis dan anatomis, dan sampel-sampel biologis untuk riset, telah membantu pelaksanaan dan pengembangan prosedur medis. Dengan terusnya penelitian dan pengembangan, teknologi 3D Printing akan semakin terintegrasi dalam praktik medis, sehingga dapat memberi pelayanan dan pengobatan yang lebih baik dan aman bagi pasien (3).

Referensi: 

1. Su A, Al’Aref SJ. 3D printing applications in cardiovascular medicine. Cambridge: Academic Press; 2018. p.1-10. DOI: 10.1016/b978-0-12-803917-5.00001-8
2. Kačarević ŽP, Rider PM, Alkildani S, Retnasingh S, Smeets R, Jung O, Ivanišević Z, Barbeck M. An Introduction to 3D Bioprinting: Possibilities, Challenges and Future Aspects. Materials (Basel). 2018 Nov 6;11(11):2199. doi: 10.3390/ma11112199. PMID: 30404222; PMCID: PMC6266989.
3. Paul GM, Rezaienia A, Wen P, Condoor S, Parkar N, King W, Korakianitis T. Medical Applications for 3D Printing: Recent Developments. Mo Med. 2018 Jan-Feb;115(1):75-81. PMID: 30228688; PMCID: PMC6139809.
4. Sahim S, Quars FE. Virtual Planning versus Traditional Planning in Orthodontic-Surgical Treatment: A Review. Open Access Library Journal. 2023 July; 10(7): p.1-9. DOI: 10.4236/oalib.1110397. Diambil dari: https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=126627
5. Singh GD, Singh M. Virtual Surgical Planning: Modeling from the Present to the Future. J Clin Med. 2021 Nov 30;10(23):5655. doi: 10.3390/jcm10235655. PMID: 34884359; PMCID: PMC8658225.
6. Schweiger J, Edelhoff D, Güth JF. 3D Printing in Digital Prosthetic Dentistry: An Overview of Recent Developments in Additive Manufacturing. J Clin Med. 2021 May 7;10(9):2010. doi: 10.3390/jcm10092010. PMID: 34067212; PMCID: PMC8125828.
7. Panja N, Maji S, Choudhuri S, Ali KA, Hossain CM. 3D Bioprinting of Human Hollow Organs. AAPS PharmSciTech. 2022 May 10;23(5):139. doi: 10.1208/s12249-022-02279-9. PMID: 35536418; PMCID: PMC9088731.