Еще совсем недавно все белорусские СМИ говорили об операции с использованием 3D-модели сердца. Врачи-кардиохирурги готовились к сложной операции с помощью распечатанного на 3D-принтере сердца, планировали ее, чтобы затем прооперировать пациента безошибочно и гарантировать наилучший результат и быструю реабилитацию. Тогда 3D-модель сердца напечатали в Германии. Но такие модели в помощь медицине создаются и в Беларуси. Ученые Института тепло- и массообмена Национальной академии наук смогли создать и распечатать целый набор моделей человеческих органов. 3D-модели коленного сустава и стопы, созданные по компьютерным томограммам реальных пациентов, уже использовались врачами для подготовки к сложным операциям.
"Врачи РНПЦ травматологии и ортопедии готовили операцию на коленном суставе. У пациентки был сложный случай. Чтобы гарантировать успех операции, врачи решили изучить особенности сустава на его 3D-модели и обратились к нам. Нам передали цифровую копию рентгеновской томограммы, которую мы преобразовали в 3D-модель и распечатали на 3D-принтере. Хирурги с ее помощью подготовились к операции и успешно прооперировали пациентку. Затем к нам обратились с похожей просьбой - сложный случай со стопой. Операция снова прошла успешно", - рассказал заведующий лабораторией синтеза и анализа микро- и наноразмерных материалов Института тепло- и массообмена НАН Беларуси Сергей Филатов.
Визуализации томограммы на экране компьютера может быть недостаточно для подготовки к сложной операции, и тогда 3D-печать приходит на выручку. 3D-модель в точности повторяет внутреннее строение настоящего органа и соответствует ему по размерам. Это позволяет хирургам отработать на ней технологию, спланировать операцию и гарантировать ее успех.
В институте сейчас используются шесть специализированных 3D-принтеров, три из которых созданы сотрудниками лаборатории. Ученые с помощью специальных компьютерных программ обрабатывают томограмму пациента и создают индивидуальную трехмерную модель нужного органа. Затем модель корректируется, автоматически разделяется на тонкие слои и распечатывается. Печать может занять от 1-2 до 20 часов в зависимости от требуемой точности, материала и размеров модели.
"Трахея и кисть руки сделаны из гибкого полимера - полиуретана. Это тестовые модели, позволяющие определить возможные области применения новой технологии и новых материалов. Чаще всего при изготовлении моделей мы используем биосовместимые полимеры, такие как полилактид (PLA). Этот материал удачно имитирует свойства самого сустава, поэтому 3D-модели коленного сустава и голеностопа вполне подошли хирургам для подготовки к операциям", - рассказал младший научный сотрудник лаборатории синтеза и анализа микро- и наноразмерных материалов Института тепло- и массообмена НАН Евгений Батырев.
По словам ученых, они потенциально готовы начать работы по созданию не только моделей и протезов из полимерных и композиционных материалов, но и тканей из живых клеток. "Мы можем изготовить 3D-модели почти всех органов, вопрос только в том, какая степень точности требуется. Здесь задачу ставит врач, - пояснил заместитель заведующего лабораторией синтеза и анализа микро- и наноразмерных материалов Михаил Долгих. - Проблема в том, что у специалистов из разных областей свой взгляд, свои стереотипы. Важно, чтобы наши медики и биофизики сами проявляли инициативу. Но мы не ждем, пока к нам обратятся, и постоянно разрабатываем новые технологии биопринтинга. Мы готовы к тому, чтобы, когда к нам придут и поставят задачу, мы могли сразу ее выполнить".
Ученые уверены в необходимости более тесного контакта с медиками. Чтобы создать точные 3D-модели сложных органов, например, сердца, необходимо сочетание медицинских знаний и знаний в области аддитивных технологий. "Считаю, что мы должны работать над этим вместе. Взаимодействие лучше всего, потому что каждый является специалистом в своей области, а наилучший результат дает именно совместная работа", - подчеркнул Михаил Долгих.
Сейчас ученые подготавливают многокомпонентную 3D-модель сердца для врачей РНПЦ "Кардиология". Есть договоренность и о сотрудничестве с БГМУ. Ученые создадут аналоги сосудов из эластичного полимера, на которых студенты смогут проводить свои первые операции. 3D-печать позволяет изготавливать любые учебные модели и учиться на наглядном примере.
На следующей неделе готовится к обсуждению возможный совместный проект с Республикой Корея по изготовлению персонализированных лекарств с индивидуальной дозировкой. "Это персонализированная медицина XXI века. Ее концепция заключается в том, что лекарства можно изготавливать для конкретного человека с помощью специализированного 3D-принтера. Это новый тренд. Мы планируем разработать технологию, технический регламент и документацию. Надеемся найти белорусскую организацию, которая согласится провести клинические испытания, и подтвердим, что технология работает. Надеюсь, разработкой заинтересуются наши предприятия, которые занимаются выпуском лекарств, а возможно, и предприятия по выпуску лекарственных форм для сельского хозяйства. Мы передадим эту технологию компании, которая возьмет на себя выпуск лекарств", - поделился планами Сергей Филатов.
Уже сейчас ученые сами проектируют и печатают нужное им экспериментальное научное оборудование, например, детали для оптических систем. Это позволяет удовлетворить нужды лаборатории и сэкономить время, средства и усилия. Первый 3D-принтер в институте специалисты собрали своими руками четыре года назад.
Сегодня ученые Института тепло- и массообмена занимаются исследованиями, которые могут быть полезны не только в сфере медицины и образования. Аддитивные технологии, с которыми они работают, могут применяться и в промышленности. С помощью 3D-печати можно создавать сложные по форме и структуре изделия быстрее и дешевле, чем традиционными способами. Современные аддитивные технологии предоставляют неограниченные возможности проектирования и создания новых систем с оптимальными характеристиками. Ученые убеждены, что в Беларуси есть все предпосылки для развития этих технологий в разных сферах экономики.
Валерия ГАВРИЛОВА,
фото Егора ПАВЛЮЩИКА,
БЕЛТА.-0-
- размещаются материалы рекламно-информационного характера.