На днях в Киеве прошла выставка «Охрана здоровья 2015», в ходе которой несколько украинских компаний, специализирующихся на 3D-технологиях, провели демонстрацию печати частей человеческого тела: челюсти, черепа, фаланги пальцев рук, зубов и даже сердца. Конечно, все это создали не из живых клеток, а из пластика и фотополимера, цель — показать, что 3D-печать становится вполне доступной услугой (5–12 грн за грамм готового изделия), а также — что она может применяться и в медицине.

КАК ПРИМЕНЯЮТ

Хотя модель черепа, распечатанная в ходе выставки, выглядит как сувенир, для челюстно-лицевого хирурга такой череп крайне полезен в том случае, когда нужно сделать реконструкцию лица после аварии или осколочного поражения из-за взрыва (в АТО такие травмы широко распространены).

Печать фрагментов челюсти используется в стоматологии

Чтобы понять, куда и как лучше всего присоединить новые «кости» (их изготавливают из титана, а в некоторых случаях — из стволовых клеток пациента), а также то, какой они должны быть формы, врачи производят моделирование на компьютере, затем печатают фрагменты на принтере и проводят на макете эксперименты. Печать полноразмерной модели черепа и нужных фрагментов обойдется в 5–6 тыс. грн. Это недешево, но скорость подготовки к проведению операции сокращается с нескольких месяцев (как при традиционном методе) до 4–5 недель.

Также 3D-печать используется для изготовления протезов (рук, ног, суставов и так далее) и в стоматологии: печатают зубные протезы из фотополимеров, которые идеально подходят для челюсти пациента, — такие операции широко распространены в Украине. Например, изготовление протеза кисти руки обычным способом обойдется в 3,5–5 тыс. грн, а его печать — до 1 тыс. грн.

Такие макеты из пластика помогут студентам изучить анатомию

Еще одним направлением 3D-печати в нашей медицине является печать индивидуальных гипсовых повязок, которые за счет более плотного прилегания к телу пациента обеспечивают лучшую фиксацию переломов.

А вот напечатанные внутренние органы (макеты из пластика) можно использовать лишь для обучения студентов. Более точные индивидуальные макеты, например, для пробных операций перед сложным хирургическим вмешательством, пока не создают.

«Для этого нужен специальный принтер, который печатает структуры из полимерного геля. Такого в Украине пока нет», — рассказали нам на одном из стендов 3D-печатников. Пока что наши врачи, по словам нейроонколога Владимира Розуменко, практикуют изучение виртуальной трехмерной модели органа, перед тем как провести операцию на мозге.

«Мы вводим в компьютерную программу данные результатов всех исследований головного мозга пациента и создаем его 3D-модель — со всеми особенностями расположения опухоли, ее кровотока и т. п. И так же виртуально мы проводим пробную операцию — это исключает ошибки при реальном вмешательстве».

В МИРЕ: УЖЕ ПЕЧАТАЮТ УШИ, КЛАПАНЫ И ТРАХЕИ

За рубежом применение 3D-технологии в медицине уже вышло на другой качественный уровень — в США, ЕС и Японии уже печатают внутренние органы с помощью живых клеток.

3D-биопринтер, использующий вместо «чернил» живые клетки

По данным Oxford Performance Materials, в ближайшие годы более 450 тыс. пациентов по всему миру получат напечатанные органы (в эту программу инвестировано порядка $2 млрд). Они лучше подходят, чем донорские, так как изготовлены из клеток родного органа человека и полностью исключают риск отторжения.

В данный момент успешно пересаживают уши (распечатывается раковина, в которую встраивают слуховой аппарат), трахеи (изготавливают из пластиковых волокон и живых клеток), межпозвоночные диски, фрагменты грудной клетки, части печени и сердца, а также мочевые пузыри (такие сложные органы, как печень, почки или кишечник полностью пока воспроизвести не могут). В США для ожоговых центров массово используют для пересадки напечатанную кожу.

Напечатанное на принтере ухо

Пока что такие операции носят единичный характер из-за дороговизны: биопринтер стоит $250–300 тыс., а «чернила» для него (те самые живые клетки) — $7 тыс. за 100 грамм. Дело в том, что производство живых клеток при нынешнем уровне развития технологий — сложнейший процесс. Вначале в лаборатории выращивается строма (остов органов, образованный соединительной тканью), потом у больного берут часть клеток (например, печени или кожи) с помощью биопсии и помещают их в чашку Петри (специальный лабораторный сосуд) для роста и размножения. Полученные клетки загружают в принтер, настроенный на разработку определенной ткани, а спецпрограмма определяет, в каком порядке и сочетании их собирать. После получения «чернил», врачам нужно получить 3D-чертеж органа. Нужное изображение получают с помощью МРТ (плюс специальный софт учитывает индивидуальные особенности организма), а затем обрабатывают в чертежной программе, которая и создает 3D-модель. В итоге печать живого органа обходится в десятки тысяч долларов.

Реконструкция грудной клетки

БУДУТ СОЗДАВАТЬ ОРГАНЫ ПРЯМО ВНУТРИ ТЕЛА

Технический директор компании Google Рэй Курцвейл прогнозирует, что массовой и доступной 3D-печать станет после 2030 года. В своем прогнозе он пишет, что через пять лет 3D-принтеры (тем более, что они будут стремительно дешеветь) будут централизовано поставлять в больницы, и замена изношенных органов на новые позволит существенно продлить жизнь людей. Также, по прогнозам Курцвейла, через 15 лет появится технология, позволяющая создавать комплексы для печати органов прямо внутри пациента. Дело в том, что миниатюрную печатающую головку внутрь больного доставить часто намного проще, чем готовый крупный орган. Интересно, что необходимое оборудование для этих задач существует уже сейчас.

Новости по теме:

Какой 3D-принтер выбрать для малого бизнеса