3D Printing in Hospitals – Personalized Care and Better Outcomes

3D printing has numerous promising applications in healthcare, particularly in hospitals. This technology enables more personalized and efficient patient care while improving the quality of medical procedures. Let’s look at the present and the future.

Key Applications:

Anatomical Models:
With 3D printing, patient-specific anatomical models, such as those of the heart, kidneys, or prostate, can be created based on CT or MRI scans. These models help surgeons plan complex surgeries with greater precision, enhancing patient safety. They are also valuable for medical students and patients, as they provide a clearer understanding of diseases and human anatomy.

Patient-Specific Instruments and Implants:
3D printing allows the production of custom surgical instruments and implants tailored to individual patients. This is particularly beneficial when standard-sized devices are unsuitable, such as in gynecological instruments or orthopedic implants. Personalized implants improve fit, comfort, and treatment outcomes.

Surgical Planning and Training:
3D-printed models are instrumental in planning and simulating surgeries. Surgeons can practice complex procedures on these models, reducing errors and shortening operation times. Soft models even allow surgeons to feel the structure of organs, offering a realistic training experience.

Patient Communication:
Doctors can use 3D models to explain a patient’s condition and treatment plan. These models help patients better understand their situation, reducing anxiety and fostering trust in their doctors.

Innovative Medical Devices:
3D printing accelerates the development of new medical devices and prototypes. Bioprinting—printing biological tissues—is a particularly promising field that could enable the production of new tissues and organs in the future.

Education:
Medical students and surgeons benefit from 3D-printed models for learning anatomy and practicing various surgical procedures in a realistic and hands-on way.

Future Outlook

Although 3D printing is not yet a standard practice in hospitals, its potential is immense. As the technology evolves and costs decrease, its use in healthcare is expected to become more widespread. Hospitals can invest in their own 3D printers or collaborate with specialized companies to leverage this innovative technology.

Envisioning the Future: AI, Digital Twins, and Personalized Care

The future of healthcare is set to be transformed by the convergence of 3D printing, AI, and digital twin technologies. AI-powered digital twins are expected to create virtual replicas of patients, organs, or systems. These digital twins will allow doctors to simulate a patient’s unique medical profile, predict disease progression, and tailor precision treatments.

For example, digital twins of the human brain could revolutionize the understanding and treatment of neurological diseases. Meanwhile, AI-driven tools integrated into clinical workflows will enable faster, more accurate diagnostics and treatment plans, taking into account genetic, biological, and environmental factors for truly personalized healthcare.

Advancements in genomics, gene editing, and 3D bioprinting will further enhance these capabilities. The synergy of 3D printing with AI and precision medicine could lead to entirely new approaches in patient care, such as the creation of 3D bioprinted organs customized to match a patient’s genetic makeup.

Remote monitoring and telemedicine are also expected to benefit from these advances. AI-powered wearable devices and 5G networks will allow real-time monitoring and virtual consultations, even analyzing subtle changes in speech patterns or activity levels to detect signs of illness early.

As these innovations evolve, they will work alongside 3D printing to make healthcare more efficient, precise, and accessible, paving the way for groundbreaking medical advancements and better patient outcomes.

Sources:

Eteenpäin ja ylöspäin!

brushes-3129361.jpg

Moderni historia osoittaa, että rohkeat ihmiset, jotka myöntävät tietämättömyytensä ja kysyvät vaikeita kysymyksiä, edistävät hyvinvointia ja vaurautta enemmän, kuin ihmiset, jotka hyväksyvät kaiken valmiina totuutena.

Start-up -yritykset ovat strategisesti tärkeitä teknologian, liiketoiminnan ja yhteiskunnan kehittämisen moottoreita. Uusilla yrityksillä on herkkä kyky haastaa vanhat ratkaisut, kysyä vaikeita kysymyksiä ja tuottaa uudenlaisia ratkaisuja alati muuttuviin tarpeisiin. Maailma muuttuu nyt poikkeuksellisen nopeasti ja radikaalisti mm. tekoälyn ja bioteknologian edistysaskeleiden myötä. Uteliaisuus, ketteryys, joustavuus ja innovatiivisuus ovat start-up yritysten supervoimia.

Oikeiden kysymysten ja vastausten löytäminen ei ole helppoa. Vain yksi prosentti meistä pystyy edes kuvittelemaan sellaisia ratkaisuja, joita ei ole vielä toteutettu. Toisin sanoen, 99% yrityksistä kehittää tuotteita ja palveluita kopioimalla ja muokkaamalla tunnettuja ratkaisuja. Kilpailuetua luodaan tyypillisesti parantamalla ja optimoimalla vanhaa ja kehittämällä prosesseja. Näillä eväillä ei tuoteta markkinoita muuttavia disruptioita tai radikaaleja innovaatioita. Kansainvälisen kilpailun näkökulmasta suurin haasteemme näyttää olevan mielikuvituksen puute.

Kun samat teknologiat, tiedot ja taidot ovat demokraattisesti kaikkien saavutettavissa, nousevat mielikuvitus ja luovuus yrityksen tärkeimmiksi voimavaroiksi. Ainoastaan mielikuvituksen ja sopivan hulluuden avulla voidaan luoda riittävän kunnianhimoisia visioita. Tekoäly ei kykene tällaiseen!

Harari (2018) kuvaa tulevaisuuden ratkaisujen tuottamisesta seuraavasti: ”Jos visio sisältää tieteisfantasiaa, se saattaa olla väärässä. Jos visio ei sisällä tieteisfantasiaa, se on varmasti väärässä.”

Katsomalla sopivan vinksahtaneesti ja jopa tieteisfantasian avulla tulevaisuuteen, löydetään mahdollisuuksia ja ratkaistavia ongelmia, jotka luovat start-up -yritykselle oman toimintakentän, jossa on mahdollista toteuttaa sinisen meren strategiaa. Sininen meri tarkoittaa liiketoimintaa tai palvelua, jolla ei ole vielä kilpailua, ja jolla pelisäännöt on mahdollista määritellä itse. Sininen meri voi myös löytyä ratkaisemalla tunnettu ongelma täysin uudella tavalla, vaikkapa kuuntelemalla asiakkaita entistä tarkemmin. Kannattaa haastaa nykytilanne äärimmäisen rohkeasti.

Teknologiakentästä löytyy erinomaisia esimerkkejä osaamisesta ja innovaatioista, joissa mielikuvitus on päästetty valloilleen ja tämä on yhdistetty monialaiseen teknologiamuotoiluun. Seuraavassa kolme esimerkkiä:

  1. Hollantilainen Anouk Wipprecht on teknologiamuovailija, joka muokkaa ja yhdistelee sujuvasti teknologioita ja ratkaisuja rikkoen aktiivisesti tyypillisiä insinööritieteiden raja-aitoja. Mm. muodin ja autoteollisuuden ratkaisuja syntyy, kun yhdistetään 3D-tulostusta, biosignaaleja, sensoreita, psykologiaa, muotoilua ja tekoälyä. Anouk:in tunnetuin teos on Spider Dress.
  2. Suomalaiset Ari Tulla ja Tapio Tolvanen oivalsivat, että digitaalisella alustalla ja tiedon joukkoistamisella voidaan koota yhteen tiedot kaikista lääkäreistä USA:ssa ja arvioida suoraviivaisesti kutakin lääkäriä oikeiden potilaskokemusten perusteella. BetterDoctor tuottaa lääkäritietoja ja hakupalveluita sairaaloille, vakuutusyhtiöille sekä terveysalan toimijoille. Palvelu myytiin 2018 terveysalan johtavalle datapalvelulle Quest Analyticsille huomattavalla summalla.
  3. Dronet ovat arkipäiväistyneet ja niillä tarjotaan rutiiniluontoisia palveluita mm. valokuvaukseen. Kun dronet yhdistetään toimimaan älykkäänä synkronoituna parvena mm. algoritmien ja tekoälyn avulla, päästään lentotoiminnassa ja sovelluksissa uudelle tasolle. Teknologiaevoluution näkökulmasta dronet ovat vasta kehityksen alkumetreillä. Tampereen yliopisto on mukana droneparvien kehitystyössä.

”Kaikki haluavat tekoälyä, vaikka harva tietää, mitä sillä tehdään.”

Risto Miikkulainen, Kauppalehti 23.6.2019

Tekoälyn tarjoamia mahdollisuuksia lyhyellä ja pitkällä aikavälillä aliarvioidaan. Pitkälti tämä johtuu siitä, että vain harva meistä ymmärtää oikeasti mistä on kyse ja mitä on tapahtumassa. Tekoäly tulee vaikuttamaan perinteiseen tiedonkäsittelyyn, mutta myös mm. maatalouteen, markkinointiin, luoviin aloihin ja tuotteiden suunnitteluun. Tähän mennessä olemme suomalaisessa start-up -ympäristössä vasta raapaisseet tekoälyn pintaa ja tekoälyn vaikutuksista liiketoimintaan on vielä hatara käsitys. Suosittelen start-up -yrityksille aktiivista tekoälyopiskelua mm. netistä löytyvillä suomalaisilla ja ulkomaisilla kursseilla.

Mitä syvemmällä vakiintuneessa toimintakentässä ollaan, sitä vaikeampi on luoda kilpailuetua. Teollisuuden ja liiketoiminnan disruptoreita ovat Kummajaiset (Outlier). Kummajaiset ovat toimialalle tunkeutuvia odottamattomia toimijoita, jotka eivät seuraa vakiintuneita toimintatapoja. Ne ovat alkuvaiheissaan tyypillisesti väljästi organisoitunutta innovatiivista ja ihmettelevää toimintaa, joka oivallusten kautta muodostuu räjähdysvoimaiseksi uuden synnyttäjäksi ja vanhan toiminnan muuttajaksi. Mm. Google oli alussa Kummajainen yhden rivin hakukoneellaan, jossa toteutui äärimmäinen tietohaun tehokkuus ja helppous. Muita esimerkkejä kummajaisista ovat:

  • BioCurious demokratisoi tieteellisen biotutkimuksen ja mahdollisti korkealaatuisen tutkimuksen teon ja resurssit kaikille.
  • Shapeways loi uudenlaisen globaalin valmistusresurssin ja markkinapaikan 3D-tulostetuille tuotteille
  • ZenRobotics kehitti tehokkaan robotisoidun jätteiden kierrätyksen kiertotalouden lähtökohdista, joka disruptoi kilpailevia menetelmiä

Start-up -yrityksen mahdollinen strategia on olla Kummajainen. Kummajainen viihtyy ja kuljeskelee valtavirtaa houkuttelevan liiketoiminnan reuna-alueilla, horisontissa, ja katselee muuttuvaa mahdollisuuksien maisemaa poikkeavasta vinkkelistä. Kummajainen etsii strategista innovaatiota, sekä pyrkii disruptoimaan nykytoimintaa vision, liiketoimintamallin tai toimialueiden raja-aitojen rikkomisen kautta. Start-up voi täten olla myös suuren yrityksen paras innovaatiokumppani.

Ehdotuksia start-up -yrityksen toiminnan kehittämiseen

  1. Vahva visiotyö, mielikuvitttelu ja ajattelu tieteisfantasiaa hyödyntäen on tehokas lähestymistapa, kun start-up -yritys kehittää toimintaansa ja ainutlaatuisuuttaan. Samanlaisia visioita on paljon. Ainutlaatuisia ja voimaannuttavia visioita on vähän.
  2. Start-up -yrityksen käytössä on tyypillisesti pienet resurssit ja huonoin vaihtoehto on päätyä kilpailemaan toisten start-up yritysten kanssa, joilla myös on pienet resurssit. Tehokkaampaa on etsiä monialaisia kumppanuuksia ja luoda yhdessä suurempaa, kuin mihin yritys yksin pystyy. Useiden toimijoiden co-creation on monesti tehokkain liiketoimintastrategia pienelle yritykselle.
  3. Rohkeat tavoitteet! Start-up yrityksellä on lähes aina tuhannen taalan paikka mullistaa tuotteita ja palveluita. Kyse on usein rohkeudesta. Uskallammeko ajatella riittävän rohkeasti ja kunnianhimoisesti, vai onko ajattelumme tavanomaista? Samanaikaisesti on osattava katsoa eteenpäin ja ylöspäin, uutta toiminnan tasoa kohti.

Lukuvinkit start-up -yritykselle

  • Välikangas L. and Gibbert M. 2015. Strategic Innovation: The Definitive Guide to Outlier Strategies.
  • Harari, Y. U. 2018. 21 oppituntia maailman tilasta.
  • Kahnemann D. 2012. Ajattelu, nopeasti ja hitaasti.

 

Toivotan start-up:eille räjähdysyvoimaa ja väkevyyttä uuden luomiseen, sekä koko valmistavalle teollisuudelle ennakkoluulottomia ja maailmaa muuttavia visioita!

Ultreia e suseia!

(Eteenpäin ja ylöspäin, espanjalainen tervehdys Camino de Santiagon kulkijoille)

Pekka Ketola, toimitusjohtaja

3DStep Oy, Ideascout Oy12.8.2019