Безопасность, точность и скорость: 3D-технологии в медицине

3D-печать в медицине технологии в медицине преимущества 3D-печати

Мировая медицина активно внедряет в практику новейшие технологии и прорывные разработки ученых с 2010 года. Применение 3D-печати в отечественной клинической практике пока фрагментарно, но интерес общественности, государства и докторов к перспективной технологии усиливается с каждым годом. Осенью 2016 г. состоялась первая конференция по биотехнологиям, персонализированной медицине и тканевой инженерии “Биотехмед”.

Эксперты области и министр здравоохранения РФ подтвердили ценность современных методик и оборудования и признали, что биомедицинские технологии, 3D-сканирование и печать откроют новые возможности врачам и помогут повысить качество и доступность медицинской помощи в стране.

Как технологии меняют повседневную деятельность докторов и жизнь пациентов? Что готовы предложить здравоохранению сегодня?

1. Предоперационная подготовка делает хирургию безопаснее

Медицина, возможно, последняя индустрия с высоким уровнем риска, которая до сих пор не репетирует перед началом “игры”. Пилоты отрабатывают взлеты и посадки на реалистичном симуляторе, футболисты проводят несколько предматчевых тренировок, где многократно прогоняют передачи и комбинации, которые помогут им забить мяч в ворота соперника во время игры.

Тренировки в сфере здравоохранения проходят по принципу: увидел операцию один или несколько раз, провел такую же операцию самостоятельно, затем обучил другого специалиста. Таким образом, доктора практикуются на тех самых пациентах, которым оказывают медицинскую помощь.

Как врачу оттачивать мастерство проведения сложнейших операций по удалению опухолей головного мозга, как репетировать операции при пороках сердца или редких детских заболеваниях (врожденной диафрагмальной грыже или гидроцефалии), когда ошибка может стать фатальной?  

2 операции - 1 разрез

В этом вопросе способны помочь трехмерные технологии совместно с компьютерной диагностикой. 3D-дизайнеры и инженеры задействуют оперативную информацию о состоянии организма человека в виде набора снимков внутренних органов (компьютерной и магнитно-резонансной томографий) и воссоздают на ее основе сложные физические объекты.

 3d-модели для хирургического вмешательства

3D-модели для предоперационной практики. Источник фото: Boston children's hospital

Напечатанные на профессиональном 3D-принтере модели костей и органов, системы нервов и сосудов мозга пациента служат имитацией реального фрагмента организма человека. Эти модели хирурги используют для дооперационной практики и планирования. Врач отрабатывает ход вмешательства и хирургические манипуляции, пока не найдет оптимального пути решения проблемы. Поэтому на операцию он идет с детальным пониманием клинического случая и четким планом действий.

2. Анатомическая точность

Современные медицинские 3D-продукты - ортезы, каппы для коррекции прикуса и слуховые аппараты - технологически объединяет одно: персонализация производства.

Изделие создают на основе 3D-сканирования пациента, которое в точности воспроизводит индивидуальные анатомические особенности. Так врачи повышают эффективность лечения для конкретного человека, а пациенты получают максимально удобные в быту изделия.  

Прозрачная альтернатива брекетам

Американская компания разработала каппы, или элайнеры, для коррекции прикуса Invisalign. Как и брекеты, каппы выравнивают положение зубов.

3D-элайнеры справляются с задачей в среднем на 20-30% быстрее брекет-систем, так как работают более точечно. При этом они удобнее, эстетичнее и незаметнее брекетов.

 3d-каппы для коррекции прикуса

Каппы для выравнивания зубов. Источник фото: Invisalign

На основе 3D-сканирования челюсти конкретного человека дизайнеры визуализируют процесс движения целого ряда или отдельных неровных зубов и изготавливают персонально для пациента серию капп. Желаемого прикуса можно добиться через 18 месяцев. Таков средний срок курса лечения с применением элайнеров, по сообщению представителей стартапа 3DSmile, который развивает технологию в России с 2014 года.

3. Экономия времени

Скорость, высокая точность и возможность производства уникального для каждого пациента медицинского изделия - ключевые особенности технологий 3D-сканирования, моделирования и печати, которые позволяют оперативно создавать качественную медицинскую продукцию без повышения затрат, а за счет упрощения производственного цикла.

Слуховой аппарат на заказ за 4 часа

Технология производства традиционных моделей слуховых аппаратов базируется на разработках второй половины 20 века и заключается в заготовке мастером индивидуального корпуса по слепку слухового прохода пациента с помощью пресс-формы и многоэтапной ручной обработки.

Длительный и трудоемкий процесс требует высокого мастерства и не исключает дополнительной работы мастера по подгонке корпуса под пациента.

Теперь для подготовки индивидуального внутриушного слухового прибора вместо 12 этапов требуется всего 4, вместо 3 дней - 4 часа.

Процедура 3d-сканирования уха

Сканирование слухового канала. Источник фото: Uvero

Производственный цикл 3D-печатных внутриушных вкладышей для усиления звука выглядит так:

  1. 3D-сканирование слухового канала пациента.

  2. Подготовка и шлифовка цифровой модели в программе. На этом же этапе генерируется фиксирующая форма, размещается вентиляционный канал (изготовить вручную такие отверстия сложных форм и размеров невозможно), проектируется место под электронику.

  3. 3D-печать изделия.

  4. Интеграция электроники в распечатанную 3D-деталь.

За день один оператор отправляет на печать более сотни индивидуальных внутриушных вкладышей. При этом, специализированное программное обеспечение исключает риск человеческой ошибки и необходимость дальнейшей подгонки прибора - вкладыш и корпус аппарата изначально создаются анатомично.

_________________________________________________

Таким образом, внедрение современных методик в практическое здравоохранение обогащает инструментарий врача и выводит медицину на новый уровень: через разработку и производство средств дооперационной симуляции повышают безопасность хирургического вмешательства и минимизируют риски врачебной ошибки;  через оперативное создание высокоточной продукции “под пациента” (с учетом специфики его анатомии и патологии) - улучшают эффективность и качество медицинской помощи.

В долгосрочной перспективе, по прогнозам Минздрава, переход к новой высокотехнологичной медицине способен увеличить среднюю продолжительность жизни в стране на 25-30 лет. За счет каких открытий и разработок удастся добиться таких результатов, и где граница между реальными возможностями и ограничениями 3D-технологий, -  на эти вопросы попробуем ответить в следующих статьях.

 

comments powered by Disqus