Для чего медицине нужны 3D-принтеры

3D-принтеры пришли в медицину несколько лет назад и все активнее "прописываются" в практике российских хирургов. Создать цифрового "двойника" пациента? Напечатать из титана сложнейший по конструкции эндопротез? Разобрать детали будущей операции "по косточкам"? Это не фантастика, а рабочие будни в Клинике травматологии, ортопедии и патологии суставов Сеченовского университета.

На практике это выглядит так: пациент с тяжелой травмой, деформацией скелета поступает в клинику. Его обследуют, делают снимки КТ и МРТ. После чего врачи вместе с инженерами разрабатывают цифровую биомодель сустава, который необходимо заменить: рассчитывают нагрузку, индивидуальную форму, особенности конструкции для конкретного пациента. С одной стороны, работа "штучная". С другой стороны, в России с помощью 3D-печати за два последних года проведены уже сотни операций.

- Врач и инженер взаимодействуют удаленно: нам удалось сократить срок изготовления уникального индивидуального титанового импланта до одной недели: от момента выполнения компьютерной томографии пациенту до поступления изделия в клинику, - рассказывает директор клиники, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии катастроф, профессор Сеченовского университета Алексей Лычагин.

Какие суставы можно заменить "печатными" протезами и имплантами? Тазобедренный, коленный и плечевой. Кроме того, с помощью 3D-визуализации врачи исправляют костные дефекты стопы и голеностопа, коленного сустава, бедренной и большеберцовой костей.

- Этот метод разработан для тяжелых случаев, когда стандартными заводскими имплантами обойтись нельзя, без индивидуального протеза человек не сможет полноценно жить, - замечает Алексей Лычагин. - Однако в целом технология позволяет решить вопрос практически любого дефицита кости или сустава. Она настолько оправдала себя со стороны точности изготовления и технических возможностей, что в ближайшие годы мы планируем применять ее и по более широким показаниям. Например, при реабилитации онкологических пациентов, потерявших большое количество костной ткани. Конструкции имплантов со временем станут еще более сложными, их можно будет применять практически во всех анатомических областях скелета.

Для печати имплантов используется металлический порошок, состоящий на 95 процентов из титана. Под высокой температурой он слой за слоем выкладывается в 3D-принтере строго по заданной врачами форме. После чего протез проходит еще несколько стадий термической обработки. В итоге он получается очень прочным, биосовместимым, хорошо интегрируется в человеческую кость.

В России с помощью 3D-печати за два последних года проведены уже сотни операций

В планах специалистов Сеченовского университета - сократить всю 3D-цепочку до одного - трех дней. А это значит, что имплант будет готов сразу же, как только пациент пройдет необходимое предоперационное обследование. Ждать новую титановую "кость" и откладывать из-за этого операцию больше не придется.

- Для более быстрой имплантации таких конструкций будут разработаны и новые, специально ориентированные на 3D-технологию хирургические инструменты, - говорит Алексей Лычагин. - Все это позволит проводить сложнейшие ортопедические операции на уровне тех, которые сегодня считаются стандартными. Число операций с применением индивидуальных конструкций увеличится, а время самих операций - сократится.