Как применяют 3D-печать в отечественной медицине: успешные примеры и разработки
Как аддитивные технологии помогают работать врачам и больницам? Для каких направлений используются 3D-печатные технологии в нашей стране? Рассмотрим на примере успешных случаев их применения в российской медицине.
Применение 3D-печати в мировой практике
Впервые аддитивные технологии в медицине официально использовали в 1999 году, когда сотрудники американского Института регенеративной медицины Уэйк Форест имплантировали человеку орган, сделанный с применением компьютерной томографии и 3D-принтера.
Сейчас 3D-печать в медицине представляет собой довольно обширный список направлений и возможностей. Среди них выделяют:
- создание имплантатов;
- печать костей;
- моделирование внутренних органов человека;
- создание медицинских инструментов для врачей.
3D-печать в медицине позволяет с высокой точностью моделировать и создавать стоматологические имплантаты, протезы, прототипы органов. Также 3D-печать помогает уже работающим специалистам и медикам эффективнее учиться и повышать квалификацию, практиковаться и составлять точные планы хирургических операций.
С появлением новых, все более совершенных устройств для печати и расширением списка материалов аддитивные технологии в медицине развиваются все стремительнее. Наиболее активно 3D-печать применяется в США.
Например, в 2019 году пациенту из Флориды впервые пересадили напечатанную на 3D-устройстве кость пальца. А профессор радиологии и кардиологии Университета Кентукки Майкл Уинклер создал 3D-печатную модель сердца, с которой могут работать врачи. Подобные прототипы органов помогают хирургам более точно планировать операции и повышают шансы на быстрое выздоровление пациента.
Как развиваются медицинские
3D-технологии в России?
На территории России действует ряд успешных компаний, которые занимаются выпуском устройств и материалов для 3D-печати, развитием аддитивных технологий в разных отраслях (среди них PICASO 3D, «Импринта», «Анизопринт», «Цветной Мир» и многие другие). Немалых успехов в плане использования 3D-технологий достигла и отечественная медицина.
Например, еще в 2016 году в Нижнем Новгороде специалисты из ФГБУ «ПФМИЦ» Минздрава России провели два успешных оперативных вмешательства, в процессе которых вживили протезы тазобедренных суставов, напечатанных на 3D-принтере.
В больнице при Санкт-Петербургском государственном педиатрическом медицинском университете с 2015 года проводятся операции на сердце, которые планируются на 3D-печатных прототипах органов. Важная характеристика таких объектов состоит в том, что они моделируются с учетом всех анатомических особенностей человека и помогают хирургам провести необходимые процедуры более быстро и точно. При лечении пороков сердца это сокращает время операции и снижает риски осложнений.
Больше информации о том, как аддитивные технологии используются в современной российской медицине, вы сможете узнать из доклада главы Лаборатории аддитивных технологий ПИМУ Романа Горбатова, который выступит на седьмой 3D Print Expo 4 октября.
Российский «костный цемент»
для лечения переломов
Над изобретением оптимального материала для объемной печати костей работают ученые из разных стран мира. Так, исследователи из Северо-Западного университета США в 2016 году придумали для этого эластичный и одновременно прочный материал. Российские же специалисты разработали ткань, которая может стать альтернативой титановых имплантатов.
Специалисты из Национального исследовательского ядерного университета создали биосовместимый с организмом человека материал для печати костей. Он основан на составе из костей животных, так что не отторгается при вживлении. Материал достаточно пластичный, но быстро твердеет, а затем постепенно растворяется: организм при этом успевает срастить повреждения быстро и без побочных воспалительных процессов.
Это значительно ускоряет процесс лечения, снижает риск осложнений и избавляет от необходимости проводить повторную операцию, как при вживлении титановых имплантатов, которые спустя время необходимо удалять.
Эта технология реализуется так: биоцемент загружается в 3D-принтер, а поврежденная кость сканируется. Исходя из полученной информации, проектируется трехмерная модель фрагмента, который нужно напечатать. Имплантат изготавливается по точному проекту из загруженного в принтер костного цемента, а материал застывает прямо во время изготовления, становясь прочным и твердым.
Перспективы 3D-печатных
технологий в российской медицине
На развитии аддитивного направления в России специализируется компания «Русатом – Аддитивные технологии», которая выступает главным отраслевым интегратором, объединяющим несколько предприятий. В 2020 году «РусАТ» планирует начать выпуск 3D-печатных медицинских имплантатов. Генеральный директор компании Алексей Дуб утверждает, что, кроме этого, будет создано и соответствующее ПО.
Разработкой проекта сейчас занимаются в Государственном научном центре РФ ЦНИИТМАШ, одном из институтов «Росатома». Конечный продукт – SLM-принтер с трехосевой оптической системой, который будет печатать объекты с помощью технологии плавки металлического порошка. По словам представителей «Росатома», печатные изделия получаются анатомически точными и готовыми к использованию. Важно, что объекты проходят испытания в соответствующих инстанциях и официально пригодны к применению.
С помощью такого печатного SLM-устройства медицинские работники смогут быстро создавать индивидуальные имплантаты для любого человека (за основу берутся данные его томографии и другие исследования). Стоить российский принтер будет на порядок ниже, чем зарубежные аналоги.
Производительность устройства от «Русатом – Аддитивные технологии» составляет 5-50 см³ в час. Такая скорость поможет обеспечивать пациентов необходимыми имплантатами в максимально сжатые сроки, что ускорит лечение и поможет обслуживать больше людей за определенный период времени.
Генеральный директор «РусАТ» Алексей Дуб откроет лекторий 3D Print Expo 2019 со вступительным словом, а также станет участником круглого стола «CAE для аддитивных технологий: рынок решений для будущего».
