Профессии будущего: 3D печать в медицине

Привет, Хабр!

3D печать потихоньку проникает в нашу жизнь, как это когда-то было с мобильными телефонами и еще раньше — с компьютерами. Сейчас мы, правда, гораздо меньше удивляемся каким-то новинкам в области IT. Вы еще наверняка не забыли ту новость, в которой рассказывалось о напечатанном на 3D-принтере позвонке, имплантированном в живого человека. Все ближе то время, когда части тел и органы можно будет в буквальном смысле напечатать.

Новые возможности открывают и новые требования к специалистам.

«Внешнее» протезирование я специально не стал затрагивать, так как это отдельная и очень сложная тема.

Стоматология

В 2012 году состоялась первая операция по вживлению импланта нижней челюсти, напечатанного на 3D принтере. Материал — титан. Исполнитель — компания LayerWise.



Этим летом еще два «счастливчика» стали обладателями новых нижних челюстей. Один из них лишился челюсти из-за опухоли, а второй сломал ее. Видимо, очень сильно, так что собрать не смогли.



Это хирурги-стоматологи из больницы Кимберли.



Технология 3D печати в стоматологии используется аж с 1999 года. Пионер этой области — компания Align Technology, начавшая производство и продажу кап для зубов как альтернативы брекетам.

Позвоночник

Проблемы с межпозвоночными дисками — вещь достаточно распространенная. Недавно и я с ней столкнулся: у меня, как утверждает невролог, один из шейных позвонков скошен, то есть каким-то образом он «стесался» и стоит неправильно. Результат занятий спортом. Но Плющенко ведь как-то продолжает кататься с искусственным позвонком — и живой.

Венец разработок в этой области — недавняя операция пекинских ученых на позвоночнике 12-летнего мальчика со злокачественной опухолью спинного мозга. Материал, из которого сделали позвонок — пористый, потому менять позвонок, как считают ученые, не придется: он попросту обрастет костной тканью, то есть станет неотъемлемой частью тела.

Единственный минус, кроме кучи плюсов: чуть дольше пройдет реабилитация, нежели при использовании традиционных материалов.

Череп

С помощью объемной печати 75% черепа пациента были заменены. Неплохой показатель. Эта операция прошла 4 марта 2013 года в США, сделана она была после двухнедельной работы с отсканированной моделью черепа пациента. Результат повторяет мельчайшие подробности формы.

По утверждению Oxford Performance Materials, от 300 до 500 человек в США ежемесячно могут стать пациентами, которым требуются подобные операции. К ним относятся жертвы дорожно-транспортных происшествий, военнослужащие и онкологические пациенты с опухолью в черепе.

Другие кости

Почему 3D печать с точки зрения протезирования костей настолько эффективна?

1) Скорость. Использование традиционных технологий литья протезов — процесс долгий.
2) Легкость. Вес, кстати, можно регулировать, изменяя пористость титанового протеза.
3) Пористость. Именно это качество позволяет протезу быстрее «обрастать» живыми тканями.

В этом июне прошли несколько операций в том же Китае, в которых пациентам имплантировали ключицу, лопатку и правую подвздошную кость таза. Показания к операции — раковые опухоли.

Это напечатанный на принтере протез лопатки.


А здесь в руках врачей мы видим не протез, а 3D модель таза. Имея перед глазами такую модель, врачи смогли быстрее и эффективнее работать во время операции.

Суставы

В начале этого года в США появился первый человек, которому имплантировали коленный сустав, напечатанный на 3D принтере.

Чем это лучше обычных имплантов? Суть кроется в «мелочах»: обычно для протезирования коленного сустава подбирается протез, после чего кость обтачивается, чтобы подойти к нему. В случае же с печатью разработчики взяли результаты компьютерной томографии и сделали сустав, который максимально естественно подойдет этому пациенту.

Занималась этой работой компаний Conformis. По словам Майка Майерса, который теперь нормально ходит и даже играет в гольф, а не останавливается через каждый квартал, он инородного тела в организме не ощущает.

Еще одно важное отличие такого типа суставов от классических стальных и пластиковых: «классику» через 10-20 лет придется менять.





В Британии в этом году была проведена операция по замене тазобедренного сустава напечатанным. 71-летнюю бабушку подняли на ноги. Материал — снова титановый порошок.

Ушная раковина

И это не просто раковина, а настоящее бионическое ухо. Только к человеку его пока не пришили.

Это устройство, выполненное с участием живых клеток человека, содержит индуктивную радиоантенну. Это пока концепт, над которым еще будут работать. Создан он для опробации использования наноэлектроники в 3D печати.

Печень

Для исследований лекарств в 2013 году ученые смогли напечатать на 3D принтере ткани печени. В качестве материала использовали гепатоциты, звездчатые клетки и клетки эпителия, выстилающего кровеносные сосуды.



Процесс биопечати.



Основная на данный момент проблема использования 3D печати в протезировании органов — это кровоснабжение. Ведь каждая клетка в тканях находится рядом с капиллярами. Пока эту проблему ученые не решили.

Ортопедические изделия

Идея на поверхности: напечатать ортопедические стельки на 3D принтере после сканирования становится очень легко и быстро.

Помощь во время операций

Имея перед глазами объемную 3D модель, хирургам будет гораздо проще ориентироваться внутри живого человека во время операции.

Тем более, когда операция проходит на маленькой девочке, чья раковая опухоль признана неоперабельной. Опухоль двенадцатилетней девочки, чьи модели мы видим на этих изображениях, находилась слишком близко к позвоночнику, а также была окружена здоровыми тканями, органами, венами и артериями. Эта опаснейшая операция прошла успешно, потому что врачи использовали эту распечатанную 3D модель и тщательно спланировали операцию с ее помощью.





Также сейчас собирают библиотеку 3D макетов сердец со всего мира. Распечатанное сердце также помогает врачам планировать операцию, ведь одно дело — видеть результаты сканирования, а другое — держать их в руках в натуральную величину.



3D печать в области медицины еще не раскрыла весь свой потенциал. Многие уверены, что на подходе — печать органов в реальном времени. Возможно, до этого осталось лет 10-12. Так врачи не будут ждать, когда донор попадет в аварию, оставив после себя сердце: врачи просто возьмут необходимые анализы и напечатают нужный орган.

История объемной печати с 1980-х годов ведет нас к этой возможности. И тут же создаются новые рабочие места и возможности для ведения бизнеса: компании, цель которых — помощь хирургам в проведении операций, разработка и создание новых видов протезов и исследование материалов, а также тестирование лекарств и создание для этого тканей методом биопечати.

Новые возможности и тренды рождают новые требования к специалистам. Так появляется профессия «био-архитекторы» в области 3D печати.

Органы у каждого человека далеко не одинаковые, а травматизм при пересадке можно снизить за счет подгонки размеров и уникальных особенностей нового органа. Если мы можем напечатать новый орган, то мы же можем использовать в нем все лучшие особенности старого органа, но при этом исправить недочеты. Получается нам нужен специалист, который отлично знает медицину, анатомию, умеет работать с 3D моделями, понимает 3D печать и способен буквально доработать новый печатаемый орган.

Источник: habrahabr.ru/post/237699/